[發明專利]一種硫酸鈣晶須表面的改性方法

有效

• 申請號: 201910021030.3
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109610004B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 陳禹廷;張勇;宋佳男;戴夢煒;吳建
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C30B29/62
• 分類號: C30B29/62;C30B29/46;C30B33/00;C08L83/07;C08K9/08;C08K7/08
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 劉燕武

本發明涉及一種硫酸鈣晶須表面的改性方法，包括以下步驟：(1)制備表面改性劑：在攪拌條件下，將含有丙烯酸酯類化合物和氯鉑酸的甲苯溶液滴加到含有含氫硅油的甲苯溶液中，接枝反應，再除去甲苯，即得到表面改性劑；(2)將步驟(1)制備的表面改性劑加入干燥后的無水硫酸鈣晶須中，攪拌反應，即完成對硫酸鈣晶須表面的改性。與現有技術相比，本發明改性后的硫酸鈣晶須作為橡膠的補強填料，不僅在橡膠中的分散性得到提升，而且所得的橡膠/硫酸鈣晶須復合材料相比于未改性的橡膠/硫酸鈣晶須復合材料而言強度顯著提高，此外，整個改性過程操作簡單方便，處理成本低等。

技術領域

本發明屬于材料表面改性技術領域，涉及一種硫酸鈣晶須表面的改性方法。

背景技術

硫酸鈣晶須(Calcium Sulfate Whisker)化學式為CaSO₄，是以生石膏為原料，經特定工藝及配方合成的硫酸鈣纖維狀單晶體。硫酸鈣晶須由單晶構成，每個單晶直徑約0.5至5μm，長徑比約6:1至100:1。硫酸鈣晶須的彈性模量為2.6×10⁷psi，拉伸強度為3×10⁵psi。高純的硫酸鈣晶須呈白色，且具有絲般光滑的外觀。硫酸鈣晶須是一種較好的無機填料，其成本較低，可用性廣泛，同時具有出色的力學性能、耐熱性和耐化學性。

但是，由于硫酸鈣晶須具有微米級尺寸，其比表面積大，表面能高，使得其在制備過程中及共混過程中易發生晶須團聚現象，使其失去晶須所具有的優良性能。同時，將硫酸鈣晶須作為補強填料應用于橡膠、塑料等有機高分子聚合材料時，由于硫酸鈣晶須為無機物，其表面基團為羥基，與高分子材料基體的相容性較差，使得補強不能達到預期的效果。

由于硫酸鈣晶須與高分子材料基體的相容性較差，為避免這一現象需對硫酸鈣晶須進行表面改性后再加入基體中。文獻1(周健,唐己琴,孟海兵,等.聚丙烯/硫酸鈣晶須復合材料的研究[J].工程塑料應用,2008,36(11):19-22.)，文獻2(Jincheng W,Lijuan T,Ding W,et al.Application of modified calcium sulfate whisker in methyl vinylsilicone rubber composites[J].PolymersPolymer Composites,2012,20(5):453.)，文獻3(路廣,楊留栓,汪瀟,等.硫酸鈣晶須表面改性及其對PA66復合材料性能的影響[J].塑料科技,2016,44(4):47-51.)，文獻4(李茂剛,葉楷,羅康碧,等.硫酸鈣晶須改性及其在材料領域中的應用研究進展[J].硅酸鹽通報,2017,36(5):1590-1593.)。這些文獻都報道了硫酸鈣晶須的表面改性研究，主要采用了硅烷偶聯劑、油酸鈉、聚烯烴低聚物等對晶須進行改性，取得了一定進展。但通過這種方式改性的硫酸鈣晶須與某些橡膠制品(例如硅橡膠、溴化丁基橡膠等)的相容性依舊較差，通過共混制備得到的橡膠/硫酸鈣晶須復合材料的力學強度較低。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種硫酸鈣晶須表面的改性方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種硫酸鈣晶須表面的改性方法，包括以下步驟：

(1)制備表面改性劑：

在攪拌條件下，將含有丙烯酸酯類化合物和氯鉑酸的甲苯溶液滴加到含有含氫硅油的甲苯溶液中，接枝反應，再除去甲苯，即得到表面改性劑；

(2)將步驟(1)制備的表面改性劑加入干燥后的無水硫酸鈣晶須中，攪拌反應，即完成對硫酸鈣晶須表面的改性。

進一步的，步驟(1)中，所述的丙烯酸酯類化合物為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、乙二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,5-戊二醇二丙烯酸酯或1,6-己二醇二丙烯酸酯中的一種或多種。