改性脂肪酸对重质碳酸钙的表面修饰及其在聚合物中的应用

摘要

碳酸钙是一种用途极为广泛的填料，其所涉及的领域主要有塑料、橡胶、造纸、油墨以及涂料等等。碳酸钙在使用前需对其进行改性，脂肪酸由于其性价比高，来源广泛并且可再生，常用做碳酸钙的表面改性剂，如饱和硬脂酸以及不饱和油酸。改性剂的作用一是与碳酸钙锚固，防止粒子团聚，二是溶剂化链段提高碳酸钙与有机主体的相容性。然而硬脂酸和油酸与碳酸钙的结合是单点锚固，锚固程度不高，不利于对碳酸钙的表面改性效果，影响产品性能；其次其溶剂化链段与有机主体的结合方式为物理缠结，在特殊的场合中如UV地板涂料，大量的脂肪酸无法参与固化而造成涂膜性能的下降。
　　 本研究针对上述问题，在硬脂酸和油酸等脂肪酸的基础上进行改性，合成了具有双锚固点的改性脂肪酸1-SRG-MA和溶剂化链具有感光引发活性的改性脂肪酸S-2-E。第二章以硬脂酸单甘油酯以及马来酸酐为原料，合成了多锚固点改性脂肪酸1-SRG-MA，并用于重质碳酸钙的改性。通过吸油量、活化率和沉降体积测试，探讨出最佳改性用量；红外谱图证实了改性剂成功接到碳酸钙表面；扫描电镜表明碳酸钙经改性后团聚现象减少；经过索氏抽提前后吸油量对比，1-SRG-MA对CaCO3的锚固程度要高于硬脂酸SA。第三章以油酸(OA)、光引发剂D2959、丁二酸酐(SA)为原料，合成了具有感光交联性质的改性脂肪酸S-2-E，并用于重质碳酸钙的改性。通过吸油量、活化率测试，探讨出最佳改性用量；扫描电镜表明碳酸钙经改性后团聚现象减少；经过索氏抽提前后吸油量对比，S-2-E对CaCO3的改性效果与油酸相当。光照DSC(DPC)证实了S-2-E-CaCO3光活性，但是与外加光引发剂的体系相比，单体聚合速率和转化率要小。第四章将具有光引发活性的S-2-E-CaCO3应用到UV涂料中。以OA-CaCO3为对照，通过固化膜动态力学DMA、硬度、耐水性以及耐乙酸乙酯等测试，探讨S-2-E-CaCO3对UV固化膜的影响。结果表明填充了S-2-E-CaCO3的固化膜除了储能模量、玻璃化转变温度要比填充了OA-CaCO3 UV固化膜高之外，硬度、耐水性以及耐乙酸乙酯等方面的性能都要好得多。