[发明专利]一种耐水化的疏水半水硫酸钙的合成方法

说明书

本发明提供一种耐水化的疏水半水硫酸钙晶须的合成方法，包括以下步骤：将传统水热法制备的半水硫酸钙晶须与硅烷偶联剂KH570经氢键作用得到表面接枝有KH570的半水硫酸钙晶须，随后又将上述晶须与三羟甲基丙烷三(3‑巯基丙酸)酯(TTMP)经巯基‑烯光固化反应，得到二次改性后的半水硫酸钙晶须，此类晶须是耐水化的疏水半水硫酸钙晶须。本发明所述的耐水化的疏水半水硫酸钙晶须的合成方法新颖，步骤简单，反应迅速且益于环保，具有广阔的市场前景。步骤简单、操作方便、实用性强。

技术领域

本发明属于半水硫酸钙晶须制备领域，特别涉及一种耐水化的疏水半水硫酸钙晶须的合成方法。

背景技术

硫酸钙是一种自然存在的常见的无机化合物，在工业生产方面有非常重要的作用。目前，在自然界中其主要的存在形式是大型矿产石膏(二水硫酸钙，CaSO₄·2H₂O)和硬石膏(无水硫酸钙)两种形式。除此之外，硫酸钙还有其它的形态形式存在，半水硫酸钙晶须就因其特殊的物理化学性能而具有强度高、成本低、无毒、环保等众多优点，被广泛应用在塑料、橡胶等多个领域。然而半水硫酸钙晶须对空气和水非常敏感，在室温下就极易水化，水化后的晶须长度减小，直径增大，长径比显著降低，严重影响了晶须的性能，使其应用受到很大的局限。因此，合成一种耐水化的疏水半水硫酸钙晶须成为该领域的发展趋势。

研究发现，半水硫酸钙晶须发生水化的原因主要为：晶须的内部存在孔道，晶须表面有-OH、SO₄^2-基团及活性Ca²⁺。因此，如何覆盖晶须表面的活性位点及消除晶须内部孔道对合成一种耐水化的疏水半水硫酸钙晶须具有重要的研究意义。

目前，半水硫酸钙晶须的制备方法有水热法、常压酸化法、常压盐溶液法等多种。专利CN106400118A公布了一种高长径比半水硫酸钙晶须的制备方法，该发明得到的半水硫酸钙晶须直径0.1-4μm、长度20-3000μm、长径比50-1000、形貌规则、尺寸均一；且方法简单、条件温和、原料价廉易得、易于工业推广，利用该发明制备的半水硫酸钙晶须含量大于98％，可望作为高性能增强材料用于陶瓷、塑料、橡胶、造纸等行业。专利CN103014869A公布了一种超细高长径比无水硫酸钙晶须的可控制备方法，该发明得到的半水硫酸钙晶须直径0.005-10μm，长度10-5000μm、长径比100-10000、晶须含量大于95wt％。该发明原料易得，工艺简单，附加值高，制备出的无水硫酸钙晶须具有直径细小、长径比高、形貌均匀、性能稳定的特点，可作为增强材料用于塑料、橡胶、造纸、陶瓷等行业。由此可见，虽然关于半水硫酸钙晶须制备的相关报道有很多，但大都是集中在制备高长径比的半水硫酸钙晶须的研究上，对合成耐水性的疏水半水硫酸钙晶须鲜少报道。

专利CN106400118A涉及了一种表面改性制备难溶于水的无水硫酸钙晶须方法，该发明解决了二水硫酸钙晶须或半水硫酸钙晶须在水化过程中不稳定的问题，同时也增强了硫酸钙晶须和高分子材料的相容性。该发明工艺简单，生产成本低，所用改性剂无毒，且制备过程绿色环保，可用于造纸填料领域，也可以作为树脂材料中的填料。但是该发明主要是采用焙烧的方法将半水硫酸钙转化成无水硫酸钙晶须的方法，采用消除晶须内部孔道的方式来改善晶须易水化的局限。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供一种新型的耐水化的疏水半水硫酸钙的合成方法。晶须表面的-OH通过氢键的形式与水结合，而使晶须容易水化，失去其特有的性能。基于硅烷偶联剂KH570一端是硅羟基，可以和晶须表面的羟基因氢键作用发生接枝，一端则带有双键，通过巯基—烯反应引入巯基化合物，不仅可以制备出耐水化的疏水半水硫酸钙晶须，同时可以引入巯基化合物，改善无机晶须材料做填料时不宜分散的缺点。目前，二次改性半水硫酸钙晶须的相关报道较少。本发明所使用的原料来源丰富易得，成品低，且反应条件快速，环保，易于实现。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种耐水化的疏水半水硫酸钙的合成方法，包括：