降低碳酸钙吸油量的方法研究

论文摘要

碳酸钙的吸油量是碳酸钙的一个重要指标,塑料中添加低吸油量的碳酸钙可以降低增塑剂的用量,还可以增大碳酸钙的添加量降低塑料产品的成本,提高塑料制品的力学性能。本文采用晶型控制、有机物改性等方法降低碳酸钙的吸油量,取得了显著的效果。向轻质碳酸钙中添加重质碳酸钙是目前工业生产采用的降低轻钙吸油量的方法,但由于研磨重钙尖锐的棱角和光滑的晶体解理面降低了轻钙填充制品的力学性能。本论文通过化学沉淀法对重质碳酸钙进行表面修饰,改变了重钙的表面结构,应用实验表明,表面修饰重质碳酸钙在PVC中填充的力学性能得到明显的改善。实验筛选出醋酸钠为最佳的晶型控制剂,采用“陈化——二次碳化法”即生浆陈化两天,在20℃下碳化至pH值为9,继续陈化两天,再将浆液碳化至中性,可以得到吸油量为70ml/100gCaCO3的碳酸钙。通过单因素实验分别确定了硬脂酸、亚麻油改性轻质碳酸钙的工艺条件。硬脂酸作为改性剂的最佳改性温度为85℃,硬脂酸的用量为干基碳酸钙的2.5%,改性反应时间为5560min,氢氧化钠皂化硬脂酸用量为硬脂酸的10%;亚麻油改性的最佳工艺条件:亚麻油用量为干基碳酸钙的2%,皂化亚麻油加碱量为15%、温度为25℃,改性反应时间为1h。上述工艺都可以使得碳酸钙的活化度到达99%以上、吸油量小于45ml/100gCaCO3。采用化学沉淀法对重质碳酸钙进行表面修饰,提高了重质碳酸钙填充塑料的力学性能。最佳工艺条件:用10ml醋酸—醋酸钠缓冲溶液将100g重质碳酸钙活化5min,然后加入1L浓度为34g/L的石灰乳中,调节温度为20℃进行碳化。表面修饰后的重钙在应用性能上可以与轻质碳酸钙媲美。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• §1-1 碳酸钙概述
• 1-1-1 前言
• 1-1-2 碳酸钙的晶型
• 1-1-3 碳酸钙的制备方法
• 1-1-4 碳酸钙的表面改性剂
• 1-1-5 碳酸钙的改性方法
• §1-2 本课题意义和主要研究工作
• 第二章 实验系统
• §2-1 实验设备
• §2-2 实验药品
• §2-3 实验方法
• 2-3-1 石灰消化
• 2-3-2 碳化反应
• 2-3-3 产品分离
• 2-3-4 表面改性
• 2-3-5 吸油值测定
• 2-3-6 活化率
• 2-3-7 形貌观察
• 2-3-8 红外表征
• 2-3-9 水接触角的测量
• 2-3-10 碳酸钙共混改性PVC 力学性能测试及试样的制备
• 第三章 低吸油量碳酸钙的制备
• §3-1 前言
• §3-2 晶型控制剂及工艺条件的优选
• 3-2-1 晶型控制剂的初选
• 3-2-2 初始碳化温度的影响
• 3-2-3 晶型控制剂用量对吸油量的影响
• 3-2-4 以醋酸钠为晶型控制剂的工艺条件优化
• §3-3 陈化法降低碳酸钙的吸油量
• 3-3-1 陈化对吸油量的影响
• 3-3-2 实验结果分析
• §3-4 小结
• 第四章 有机物改性降低碳酸钙的吸油量
• §4-1 硬脂酸改性碳酸钙
• 4-1-1 温度对改性效果的影响
• 4-1-2 硬脂酸用量的确定
• 4-1-3 氢氧化钠加入量对活化率的影响
• 4-1-4 改性反应时间对活化率的影响
• 4-1-5 硬脂酸改性效果评价
• §4-2 亚麻油改性碳酸钙
• 4-2-1 亚麻油皂化对活化率的影响
• 4-2-2 改性温度的确定
• 4-2-3 亚麻油用量的确定
• 4-2-4 亚麻油改性时间对活化率的影响
• 4-2-5 亚麻油改性效果评价
• §4-3 小结
• 第五章 化学沉淀法表面修饰重质碳酸钙实验研究
• §5-1 表面修饰重质碳酸钙实验
• 5-1-1 重质碳酸钙的预处理
• 5-1-2 温度对产品修饰的影响
• 5-1-3 石灰乳浓度对修饰效果的影响
• 5-1-4 表面修饰对重质碳酸钙白度的影响
• 5-1-5 表面修饰重质碳酸钙在PVC 中的应用
• §5-2 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果