[发明专利]一种硫酸钙晶须表面的改性方法

说明书

本发明涉及一种硫酸钙晶须表面的改性方法，包括以下步骤：(1)制备表面改性剂：在搅拌条件下，将含有丙烯酸酯类化合物和氯铂酸的甲苯溶液滴加到含有含氢硅油的甲苯溶液中，接枝反应，再除去甲苯，即得到表面改性剂；(2)将步骤(1)制备的表面改性剂加入干燥后的无水硫酸钙晶须中，搅拌反应，即完成对硫酸钙晶须表面的改性。与现有技术相比，本发明改性后的硫酸钙晶须作为橡胶的补强填料，不仅在橡胶中的分散性得到提升，而且所得的橡胶/硫酸钙晶须复合材料相比于未改性的橡胶/硫酸钙晶须复合材料而言强度显著提高，此外，整个改性过程操作简单方便，处理成本低等。

技术领域

本发明属于材料表面改性技术领域，涉及一种硫酸钙晶须表面的改性方法。

背景技术

硫酸钙晶须(Calcium Sulfate Whisker)化学式为CaSO₄，是以生石膏为原料，经特定工艺及配方合成的硫酸钙纤维状单晶体。硫酸钙晶须由单晶构成，每个单晶直径约0.5至5μm，长径比约6:1至100:1。硫酸钙晶须的弹性模量为2.6×10⁷psi，拉伸强度为3×10⁵psi。高纯的硫酸钙晶须呈白色，且具有丝般光滑的外观。硫酸钙晶须是一种较好的无机填料，其成本较低，可用性广泛，同时具有出色的力学性能、耐热性和耐化学性。

但是，由于硫酸钙晶须具有微米级尺寸，其比表面积大，表面能高，使得其在制备过程中及共混过程中易发生晶须团聚现象，使其失去晶须所具有的优良性能。同时，将硫酸钙晶须作为补强填料应用于橡胶、塑料等有机高分子聚合材料时，由于硫酸钙晶须为无机物，其表面基团为羟基，与高分子材料基体的相容性较差，使得补强不能达到预期的效果。

由于硫酸钙晶须与高分子材料基体的相容性较差，为避免这一现象需对硫酸钙晶须进行表面改性后再加入基体中。文献1(周健,唐己琴,孟海兵,等.聚丙烯/硫酸钙晶须复合材料的研究[J].工程塑料应用,2008,36(11):19-22.)，文献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.)，文献3(路广,杨留栓,汪潇,等.硫酸钙晶须表面改性及其对PA66复合材料性能的影响[J].塑料科技,2016,44(4):47-51.)，文献4(李茂刚,叶楷,罗康碧,等.硫酸钙晶须改性及其在材料领域中的应用研究进展[J].硅酸盐通报,2017,36(5):1590-1593.)。这些文献都报道了硫酸钙晶须的表面改性研究，主要采用了硅烷偶联剂、油酸钠、聚烯烃低聚物等对晶须进行改性，取得了一定进展。但通过这种方式改性的硫酸钙晶须与某些橡胶制品(例如硅橡胶、溴化丁基橡胶等)的相容性依旧较差，通过共混制备得到的橡胶/硫酸钙晶须复合材料的力学强度较低。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种硫酸钙晶须表面的改性方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种硫酸钙晶须表面的改性方法，包括以下步骤：

(1)制备表面改性剂：

在搅拌条件下，将含有丙烯酸酯类化合物和氯铂酸的甲苯溶液滴加到含有含氢硅油的甲苯溶液中，接枝反应，再除去甲苯，即得到表面改性剂；

(2)将步骤(1)制备的表面改性剂加入干燥后的无水硫酸钙晶须中，搅拌反应，即完成对硫酸钙晶须表面的改性。

进一步的，步骤(1)中，所述的丙烯酸酯类化合物为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、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种或多种。