一種透氣膜用重質(zhì)碳酸鈣填料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于非金屬礦物深加工利用、復(fù)合材料和功能材料領(lǐng)域，具體涉及一種透 氣膜用重質(zhì)碳酸鈣填料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)進(jìn)步和人們生活水平的提高，在日常生活、醫(yī)療、特種工業(yè)防護(hù)領(lǐng)域，一 次性制品的使用量及使用范圍逐步擴(kuò)大，在2013年我國(guó)一次性用品的銷售額已達(dá)到300億 元。人們對(duì)一次性制品的使用舒適度提出越來(lái)越高的要求，而一次性制品的透氣性直接決 定制品使用舒適度。絕大多數(shù)一次性制品都需要大量使用塑料薄膜材料，傳統(tǒng)的塑料薄膜 是不透氣的，如何便捷的提高傳統(tǒng)塑料薄膜的透氣性是亟待解決的問(wèn)題。通過(guò)在傳統(tǒng)塑料 薄膜制備工藝中添加剛性功能填料制成復(fù)合薄膜，再經(jīng)縱向或雙向拉伸得到具有微孔的復(fù) 合薄膜是目前最常見(jiàn)的提高塑料薄膜透氣性的方法，這種具有微孔透氣的復(fù)合塑料膜簡(jiǎn)稱 透氣膜。
[0003] 此類透氣膜理論依據(jù)是復(fù)合薄膜在適當(dāng)?shù)耐饬ψ饔孟戮酆衔锱c剛性功能填料界 面剝離，聚合物延展形成貫穿的微孔。相互貫穿的孔隙結(jié)構(gòu)允許小分子氣態(tài)物質(zhì)透過(guò)（如 水蒸氣、空氣等），但是液態(tài)物質(zhì)由于表面張力作用是無(wú)法穿過(guò)此類微孔的，由此形成具有 透氣不透水的阻隔功能薄膜。為了滿足使用要求和衛(wèi)生要求，薄膜的強(qiáng)度和表面性能不能 有太大變化，特別是不能在制備復(fù)合薄膜時(shí)引入有毒有害的化學(xué)物質(zhì)。基于此，對(duì)復(fù)合薄膜 制備中使用的填料就提出相當(dāng)高的質(zhì)量要求，市面上常見(jiàn)的填料，如重質(zhì)碳酸鈣、滑石粉、 重晶石等都不能滿足透氣膜的質(zhì)量要求。
[0004] 用傳統(tǒng)的重質(zhì)碳酸鈣填料制造透氣膜具有以下問(wèn)題：
[0005] 1、由于粒徑分布廣使得制備的復(fù)合膜強(qiáng)度低，達(dá)不到使用要求，顆粒具有明顯棱 角，制備的復(fù)合膜會(huì)刺激皮膚；
[0006] 2、制備的復(fù)合膜在拉伸成孔過(guò)程中會(huì)形成大量針眼缺陷，針眼導(dǎo)致液體也能透過(guò) 薄膜；
[0007] 3、制成的透氣膜的透氣率不穩(wěn)定，形成局部不透氣的區(qū)域；
[0008] 4、填料在應(yīng)力作用下迀移到薄膜表面，使透氣膜表面附著一層可脫落粉體；
[0009] 5、填料使用的研磨助劑沒(méi)有考慮毒害性，不能達(dá)到透氣膜的衛(wèi)生要求；
[0010] 6、填料在復(fù)合膜中分散不均勻，造成透氣膜有色差色斑等影響質(zhì)量。
[0011] 發(fā)明人針對(duì)當(dāng)前重質(zhì)碳酸鈣粉體填料的不足，特別是傳統(tǒng)重鈣用于透氣膜生產(chǎn)中 的問(wèn)題和缺陷，提供一種全新的重質(zhì)碳酸鈣功能填料生產(chǎn)制備方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種透氣膜用重質(zhì)碳酸鈣填料的制備 方法。該方法包括以下步驟：
[0013] a、將碳酸鈣含量多99 %的大理石破碎為直徑40?70 μ m的大理石粉；
[0014] b、按照重量比大理石粉：水：高分子表面活性劑=I : 0. 2?I. 5 : 0. 001? 0. 1將三者混勻，再加入直徑為1?20mm占三者總重量30?55%的氧化鋁瓷球、剛玉球或 氧化鋯球中的任意一種，研磨，60?200目過(guò)濾得到碳酸鈣漿料；
[0015] c、將碳酸鈣漿料脫水至含水量不大于1%，得到團(tuán)聚粉體；
[0016] d、解散團(tuán)聚粉體，并干燥至含水量不大于0. 2%，加入占干燥后粉料總重量0. 5? 3%的活化劑，在110?140°C充分反應(yīng)，冷卻，混勻，包裝即可。
[0017] 具體的，上述制備方法步驟b中，所述的高分子表面活性劑為海藻酸鈉、羧甲基纖 維素鈉、聚磷酸鈉、聚丙烯酰胺、聚羧酸鈉、聚丙烯酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈉、聚乙二醇、聚丙二 醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、TH-904分散劑或木質(zhì)素磺酸鈣中的至少一種。
[0018] 優(yōu)選的，上述制備方法步驟b中，所述的高分子表面活性劑為按重量比計(jì)聚磷酸 鈉和聚丙烯酸鈉 I : 1混合所得、木質(zhì)素磺酸鈉和聚羧酸鈉1 : 2混合所得、TH-904分散劑 和木質(zhì)素磺酸鈣1:2混合所得或聚羧酸鈉和聚丙烯酸鈉2:1混合所得中的任意一種。
[0019] 優(yōu)選的，上述制備方法步驟b中，所述的研磨采用攪拌的方式，攪拌時(shí)間為1?5h， 攬樣速度為500?6000r/min。
[0020] 具體的，上述制備方法步驟d中，所述的活化劑為硬脂酸、腐殖酸、油酸、羥基硅 烷、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、油酸鈉、軟脂酸鈉、軟脂酸鈣、十二烷基磺酸鈉、乙撐雙硬脂酸酰 胺、硬脂酸單甘酯、乙二胺、水性環(huán)氧樹(shù)脂、環(huán)氧大豆油、甲苯-2, 4-二異氰酸酯、6-亞甲基 多異氰酸酯、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑中的至少一種。
[0021] 優(yōu)選的，上述制備方法步驟d中，所述的活化劑為按重量比計(jì)硬脂酸和硬脂酸鋅 1 : 1混合所得、硬脂酸鈣和乙撐雙硬脂酸酰胺1 : 1混合所得、油酸和硬脂酸1 : 1混合 所得、乙二胺和6-亞甲基多異氰酸酯I : 1混合所得或鋁酸酯偶聯(lián)劑和硬脂酸按1 : 2混 合所得中的任意一種。
[0022] 具體的，上述制備方法步驟c中，所述的脫水至含水量不大于1 %采用以下步驟 實(shí)現(xiàn)：將60?200目過(guò)濾得到的碳酸鈣漿料脫水濃縮至含水量不大于25%，再以400? 1800kg/h的速度通入流速為5?60m 3/s溫度為300?450°C的氣流中霧化閃蒸至含水量 不大于1%。
[0023] 具體的，上述制備方法步驟a中，還包括占大理石重量0. 2?0. 8%的添加劑，所述 的添加劑為丙三醇或乙二醇中的至少一種。
[0024] 本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供由上述透氣膜用重質(zhì)碳酸鈣填料的制 備方法制備得到的透氣膜用重質(zhì)碳酸鈣填料。
[0025] 具體的，上述透氣膜用重質(zhì)碳酸媽填料，粒徑：D5(I= 0· 5?5 μπι，D97彡10 μπι，直 徑小于2 μ m顆粒累積含量彡45% ;白度彡82 ;吸油值15?60g/100g ;球形度1. 2?1. 9 ; 比表面積彡35m2/g ;粒徑分布< 1. 7。
[0026] 本發(fā)明所要解決的第三個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供上述透氣膜用重質(zhì)碳酸鈣填料制備得 到的透氣薄膜專用母料或透氣薄膜專用料。
[0027] 本發(fā)明產(chǎn)品具有以下有益效果：
[0028] 1、本發(fā)明碳酸鈣粉體的球形度很好，沒(méi)有棱角，制備的復(fù)合膜不會(huì)刺激皮膚；
[0029] 2、本發(fā)明粉體粒徑分布窄，在制備透氣膜時(shí)，不會(huì)形成分散不均勻、針孔缺陷； [0030] 3、本發(fā)明所用原料對(duì)人體無(wú)害，制備出的透氣膜可以長(zhǎng)期接觸人體；
[0031] 4、本發(fā)明粉體用于透氣膜中，在使用中不會(huì)迀移析出，不會(huì)脫落。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 一種透氣膜用重質(zhì)碳酸鈣填料的制備方法，包括以下步驟：
[0033] a、將精選的碳酸鈣含量彡99%的大理石經(jīng)多級(jí)破碎到直徑為3?10mm，過(guò)細(xì)容易 引入其他雜質(zhì)，過(guò)大易造成研磨效率低下；再將其干態(tài)研磨至直徑在40?75 μ m，得大理石 粉；
[0034] b、為了提高研磨效率和干燥效率，加入高分子表面活性劑，按重量比，大理石粉： 水：高分子表面活性劑=1 : 〇. 2?1. 5 : 0. 001?0. 1將三者混勻；為了將透氣膜專用 碳酸鈣粉體研磨成所需要的指標(biāo)和節(jié)約研磨時(shí)間，再加入直徑為1?20mm占三者總重量 30?55%的氧化鋁瓷球、剛玉球或氧化鋯球中的任意一種，攪拌1?5h，攪拌速度為500? 6000r/min，60?200目過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾得到碳酸鈣漿料；所述的高分子表面活性劑為海 藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、聚磷酸鈉、聚丙烯酰胺、聚羧酸鈉、聚丙烯酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈉、聚 乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、TH-904分散劑或木質(zhì)素磺酸鈣中的至少一 種；
[0035] c、將碳酸鈣漿料脫水濃縮，使碳酸鈣漿料的含水量不大于25%，以400?1800kg/ h的速度通入流速為5?60m3/s溫度為300?450°C的氣流中霧化閃蒸至含水量不大于 1% ；
[0036] d、解散團(tuán)聚粉體，并用紅外干燥至含水量不大于0. 2%，加入占干燥后粉料總重 量0. 5?3%的活化劑于110?140°C充分反應(yīng)，冷卻，混勻，包裝即可；所述的活化劑為 硬脂酸、腐殖酸、油酸、羥基硅烷、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、油酸鈉、軟脂酸鈉、軟脂酸鈣、十二 烷基磺酸鈉、乙撐雙硬脂酸酰胺、硬脂酸單甘酯、乙二胺、水性環(huán)氧樹(shù)脂、環(huán)氧大豆油、甲 苯-2, 4-二異氰酸酯、6-亞甲基多異氰酸酯、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑中 的至少一種。
[0037] 優(yōu)選的，上述制備方法步驟b中，所述的高分子表面活性劑為按重量比計(jì)聚磷酸 鈉和聚丙烯酸鈉 I : 1混合所得、木質(zhì)素磺酸鈉和聚羧酸鈉1 : 2混合所得、TH-904分散劑 和木質(zhì)素磺酸鈣1:2混合所得或聚羧酸鈉和聚丙烯酸鈉2:1混合所得中的任意一種。
[0038] 優(yōu)選的，上述制備方法步驟d中，所述的活化劑為按重量比計(jì)硬脂酸和硬脂酸鋅 1 : 1混合所得、硬脂酸鈣和乙撐雙硬脂酸酰胺1 : 1混合所得、油酸和硬脂酸1 : 1混合 所得、乙二胺和6-亞甲基多異氰酸酯I : 1混合所得或鋁酸酯偶聯(lián)劑和硬脂酸按1 : 2混 合所得中的任意一種。
[0039] 優(yōu)選的，上述制備方法步驟a中，還包括占大理石重量0. 2?0. 8%的添加劑，所述 的添加劑為丙三醇或乙二醇中的至少一種。
[0040] 由上述透氣膜用重質(zhì)碳酸鈣填料的制備方法制備得到的透氣膜用重質(zhì)碳酸鈣填 料。
[0041] 具體的，上述透氣膜用重質(zhì)碳酸媽填料，粒徑：D5(I= 0· 5?5 μπι，D97彡10 μπι，直 徑小于2 μ m顆粒累積含量彡45% ;白度彡82 ;吸油值15?60g/100g ;球形度1. 2?1. 9 ; 比表面積彡35m2/g ;粒徑分布< 1. 7。
[0042] 上述透氣膜用重質(zhì)碳酸鈣填料制備得到的透氣薄膜專用母料或透氣薄膜專用料。
[0043] 本發(fā)明產(chǎn)品指標(biāo)中D5tl表示按數(shù)量統(tǒng)計(jì)平均粒徑；D 97表示97%的粉體的粒徑范 圍；吸油值表示讓IOOg粉體成團(tuán)所需要的鄰苯二甲酸丁酯的最少質(zhì)量；球形度表示單個(gè)不 規(guī)則顆粒不同方向的最大直徑與最小直徑的比；比表面積表示單位重量的全部粉體的表面 積；粒徑分布表示按重量統(tǒng)計(jì)的平均粒徑與按質(zhì)量統(tǒng)計(jì)的平均粒徑的比值。
[0044] 由于傳統(tǒng)碳酸鈣用于透氣膜問(wèn)題多，造成這些的原因是：傳統(tǒng)碳酸鈣粉體的粒徑 大、球形度低、粒徑分布太寬、碳酸鈣表面的傳統(tǒng)有機(jī)化處理達(dá)不到復(fù)合材料結(jié)合度的要 求，碳酸鈣粉體二次團(tuán)聚嚴(yán)重等。
[0045] 本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用高分子表面活性劑和氧化鋯微珠后，常規(guī) 攪拌即達(dá)到研磨效果；采用兩步法脫水干燥，產(chǎn)品水分低于0. 2% ;解聚后粉體表面與活化 劑反應(yīng)，最大程度對(duì)粉體表面有機(jī)化處理后制備得到的填料可以克服上述存在的問(wèn)題，從 而達(dá)到很好的效果。
[0046] 為了提高后續(xù)的干燥效率，加水量越低效果越好；但是，加水量越低又會(huì)嚴(yán)重影響 研磨效率，所以為了兼顧干燥和研磨效率，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在原料中加入高分子表面活性劑，既 可以滿足干燥和研磨效率，高分子表面活性劑又可以附著在粉體表面，減少干燥時(shí)的團(tuán)聚 程度，從而達(dá)到了很好的效果。
[0047] 本發(fā)明方法中所述的團(tuán)聚粉體的產(chǎn)生是因?yàn)樵狭郊?xì)微，干燥過(guò)程會(huì)促使顆粒 間相互吸引，形成顆粒團(tuán)，被稱作團(tuán)聚粉體；又