[发明专利]一种形貌调控剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种制备羟基磷灰石纳米棒的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)配制钙源和形貌调控剂的悬浊液，搅拌使之混匀；

所述钙源为氢氧化钙、碳酸钙或氧化钙，粒度<200目的钙源在使用前需磨细成200目或以上的粉末并过200目筛；所述钙源在悬浊液中的固含量为1％-15％；

所述形貌调控剂在悬浊液中的质量分数为0.1％-4％，其相对掺量，即形貌调控剂的质量相对于羟基磷灰石纳米棒理论产量的比值为2.5％-20％；

(2)配制含磷源的溶液，在搅拌速度为360-960rpm，反应温度为15-80摄氏度的条件下，将所得溶液匀速全部滴入步骤(1)所得悬浊液中，滴加时间为0.5h-8h，得到含羟基磷灰石纳米棒的白色悬浊液；

所述磷源选自磷酸，五氧化二磷或磷酸二氢钙及其水合物，所述磷源质量浓度，按磷酸或者磷酸二氢钙计，在2％-35％；步骤(1)所得悬浊液中的Ca与步骤(2)所述磷源溶液的P的总摩尔比Ca/P为1.5-1.8；

(3)将步骤(2)所得含羟基磷灰石纳米棒的白色悬浊液静置24h后，所得上层稳定的悬液即为所述的形貌可控的羟基磷灰石纳米棒的悬液；

所述形貌调控剂具有梳形的拓扑结构，由离子性主链和中性侧链构成，其结构通式如式(I)所示，其分子量在20-40kDa范围内；

式中，R₁，R₂分别为氢原子或甲基，X为阴离子型单体聚合后对应的结构单元；Y为桥连氧原子(-O-)或亚甲氧基(-CH₂O-)；n1，n2为由形貌调控剂M的分子量决定的整数，p为20-60的数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述形貌调控剂由阴离子型单体和聚氧乙烯醚型单体经自由基共聚得到；

所述阴离子型单体包括如下化合物：丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、甲基丙烯磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸、丙烯酰羟乙基磷酸酯；

所述聚氧乙烯醚型单体为含有双键端基和聚氧乙烯醚链的化合物，端基与聚氧乙烯醚链以醚键相连，聚氧乙烯醚型单体的结构如式(II)所示：

式中，R₁，R₂分别为氢原子或甲基，Y为桥连氧原子(-O-)或亚甲氧基(-CH₂O-)；p为20-60的数。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述聚氧乙烯基醚型单体选自乙烯基聚氧乙烯醚，烯丙基聚氧乙烯醚，甲基烯丙基聚氧乙烯醚。

4.根据权利要求2或3所述方法，其特征在于，所述形貌调控剂的制备方法，阴离子型单体与聚氧乙烯醚型单体之投料摩尔比为3：1-4.5：1。

5.根据权利要求2所述方法，其特征在于，形貌调控剂的制备方法中，其使用的引发剂为单一的水溶性过氧化物引发剂，或水溶性过氧化物引发剂与水溶性还原剂组成的氧化还原引发体系；

所述水溶性过氧化物引发剂选自：过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸铵；

所述水溶性还原剂选自亚硫酸氢钠、硫酸亚铁铵、抗坏血酸、葡萄糖。

6.根据权利要求2所述方法，其特征在于，形貌调控剂的制备方法中，所述自由基共聚使用的链转移剂的用量为离子型单体和聚氧乙烯醚型单体两种单体总用量的2％-3％；所述链转移剂为水溶性巯基化合物。

7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，形貌调控剂的制备方法中，其使用的所述水溶性巯基化合物选自：巯基丙酸、巯基乙醇、巯基丙醇、巯基乙酸。

8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述钙源是指天然矿物、生物质、工业制品或实验试剂，其氢氧化钙、碳酸钙或氧化钙的含量大于95％。

9.权利要求1所述方法所得羟基磷灰石纳米棒的应用方法，其特征在于，所述羟基磷灰石纳米棒作为水泥体系材料的增强掺合料使用，其掺量为水泥质量的0.6-1.5％。