[发明专利]一种疏水性磷酸铝的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于含磷酸盐物料的制备，涉及一种疏水性磷酸铝的制备方法。特别适用于磷酸铝粉体表面的疏水改性。采用本发明制备的疏水性磷酸铝适用作树脂基复合材料或涂料的填充料。

背景技术

在塑料、橡胶、胶黏剂等高分子材料工业及复合材料领域中，无机矿物填料占有重要的地位。无机填料的加入不仅可以降低材料的生产成本，还能提高材料的刚性、硬度、尺寸稳定性以及赋予材料某些特殊的物理化学性能，如耐腐蚀性、阻燃性和绝缘性能等。但是大多无机填料与有机聚合物在物理形态和化学结构上极不相同，两者亲和性差。如果直接填充，会造成分散不均，不仅限制了填充剂在聚合物中的添加量，而且还严重影响了制品性能。因此，必须对无机填料进行改性，以改善其表面的物理化学性质，增强它与有机高聚物或树脂的相容性，提高材料的机械强度，并能减低制品的生产成本。现有技术中，已尝试对多种无机填料进行表面改性，并取得了较好的成果，例如：用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂对A1(OH)₃微粉进行表面化学改性，改性后其活化指数可达到100%，呈亲油性；用KH-570偶联剂改性A1₂O₃无机粉末填充不饱和聚酯树脂，可获得喷射动量大、磨削能力强的聚合物/无机粉末复合粒子磨料；用硬脂酸对Mg(OH)₂改性，填充于乙烯-醛酸乙烯酯共聚物可获得分解温度高，燃烧成炭性好，除酸能力强的无卤阻燃电缆料。

磷酸铝为白色粉末或白色晶体，在吸附分离、离子交换、无机粘合剂涂膜、陶瓷、涂料、污水处理等领域有重要的应用。它具有耐火度高，耐候性好，无收缩性，强度和耐磨性高等特点，因此广泛用于建材、耐火材料、化工、航天航空等领域。若将磷酸铝作为填充改性材料应用于塑料、橡胶和涂料等行业，可提高复合材料耐磨性、耐热性等。但磷酸铝属于极性物质，呈亲水疏油性，与有机高聚物之间的极性差异较大，相容性不好，与聚乙烯、有机硅树脂等极性较弱的物质混合时，在界面上会出现缝隙、孔洞、裂纹等缺陷，当空气中的水分通过这些缺陷进入时，会引起界面处高聚物降解、脆化，导致材料力学性能下降。另外，磷酸铝本身易团聚，表面存在较强的亲水性羟基，极易吸潮，吸潮后严重影响材料的透波性能和力学性能。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，为解决亲水疏油的磷酸铝因不能在树脂基体中均匀分散，而无法作为填料有效地改善树脂性能的问题，提供一种疏水性磷酸铝的制备方法。

本发明的内容是：一种疏水性磷酸铝的制备方法，其特征是包括下列步骤：取磷酸铝，取磷酸铝重量1%～20%的改性剂；将磷酸铝与改性剂混合，在温度为50～150℃的条件下搅拌反应20～150min，即制得疏水性磷酸铝；

所述改性剂是甲基三乙氧基硅烷或聚甲基三乙氧基硅烷。

本发明的内容中：所述磷酸铝较好的是经过机械研磨后粒径为30～80μm的磷酸铝。

与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果：

（1）采用本发明，甲基三乙氧基硅烷或聚甲基三乙氧基硅烷改性磷酸铝时，甲基三乙氧基硅烷或聚甲基三乙氧基硅烷通过物理吸附的方式包覆在磷酸铝粉体表面，使磷酸铝表面有机化，由亲水变为疏水，有效地改善了磷酸铝粉体的团聚现象，提高了其与树脂基复合材料的相容性及在非水体系中的分散性，使其结合力、结合强度以及复合材料的力学性质和物理功能都将得到显著的增强；

（2）采用本发明，制备的改性磷酸铝（即疏水性磷酸铝）活化指数大于99%，与水的接触角大于125°，达到了疏水水平；

（3）本发明制备的改性磷酸铝疏水性能稳定，在室温条件下放置10～20d或150～350℃高温烧蚀2h后活化指数仍大于99%，且与水的接触角大于125°；

（4）采用本发明，制备的改性磷酸铝在40℃、湿度为80%的环境下放置7d的吸湿率为0.32%，而未改性处理粉体下降7d的吸湿率为7.25%；

（5）本发明制备的改性磷酸铝Zeta电位（电动电位或电动电势）是未改性磷酸铝粉体的两倍，说明改性后磷酸铝粉体粒子间的稳定性提高，团聚现象减弱；

（6）本发明制备条件温和，工艺简单，操作方便，制备的改性磷酸铝可作为树脂材料的填料，应用于塑料、橡胶、涂料等领域，前景广阔，实用性强。

具体实施方式

下面给出的实施例拟以对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1：