[发明专利]一种改性硫酸钙晶须及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种改性硫酸钙晶须及其制备方法和应用，改性硫酸钙晶须通过采用改性剂对硫酸钙晶须进行表面改性得到，改性剂包含硅烷偶联剂以及乙烯与马来酸酐的共聚物，表面改性方法为先由硅烷偶联剂对硫酸钙晶须进行改性，再由乙烯与马来酸酐的共聚物进行改性。改性硫酸钙晶须的制备方法为先配制硅烷偶联剂的水溶液并调节pH至4～5；然后与硫酸钙晶须混合，控制温度80～90℃下反应；最后与乙烯与马来酸酐的共聚物在水的存在下和温度60‑90℃下反应，即得。本发明改性硫酸钙晶须接触角可到120℃以上，晶体完整、强度高，可明显增强有机材料的力学性能。并且，改性工艺简单，无需使用有机溶剂，相比已有技术具有显著的环保优势。

技术领域

本发明涉及一种改性硫酸钙晶须及其制备方法和应用。所述改性硫酸钙晶须尤其与塑料具有较好相容性，对塑料的增强效果强。

背景技术

硫酸钙晶须是以单晶形式生长的纤维状结晶体，具有均匀的横截面、完整的外形、完善的内部结构，其更细小、耐高温、耐酸碱、韧性好、强度高、尺寸稳定性好，可以用作材料增强组分，是一种性能优良的绿色环保材料。但因硫酸钙晶须具有微米级的尺寸，其比表面积大、表面能高和接触界面大，这就导致硫酸钙晶须极易发生团聚，从而失去晶须所应具有的功能，此外由于硫酸钙晶须是无机物，表面呈强亲水疏油性，因此在作为增强组元应用到有机复合材料中时，其与有机聚合物基体亲和性差，增强效果不理想，所以对硫酸钙晶须表面进行改性处理，克服其易团聚及与有机聚合物相容性差等缺点已成为当务之急。

中国发明专利CN104831364B公开了一种硫酸钙晶须表面改性的方法，首先将硫酸钙晶须、喊乙烯基的硅烷偶联剂和无水乙醇在碱性条件下反应，从而将硫酸钙晶须表面的羟基改性为乙烯基，得到乙烯基改性的硫酸钙晶须，然后在加入偶氮二异丁腈引发剂、苯乙烯单体、甲苯溶剂进行自由基聚合反应，从而制备得到聚合物改性的硫酸钙晶须，改善与有机材料的相容性，但是此方法工艺复杂，耗时长，且需要用到60倍晶须质量的有机溶剂，一方面增加了改性晶须后续干燥工艺的能耗和难度，另一方面也极度不环保。中国发明专利CN102311611B公开了一种硫酸钙晶须改性聚甲醛复合材料及其制备工艺，其先将硫酸钙晶须、偶联剂加入到高速混合机中，在高速混合机中活化处理5-15min，得改性硫酸钙晶须，然后再加入聚甲醛、增塑剂、润滑及等，进行高速混合，最终制备得到硫酸钙晶须改性的聚甲醛复合材料，所用硫酸钙改性工艺虽然未使用有机溶剂，简单，但是容易出现偶联剂和硫酸钙晶须混合不均匀的现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种新的改性硫酸钙晶须，其不仅与塑料具有好的相容性而且可以通过相对简单和环保的工艺制备得到。

本发明同时提供一种改性硫酸钙晶须的制备方法，该方法工艺简单，环保，且所制备的改性硫酸钙晶须与塑料的相容性好，对于塑料的增强效果显著。

本发明为解决上述问题，采取的一种技术方案如下：

一种改性硫酸钙晶须，通过采用改性剂对硫酸钙晶须进行表面改性得到，所述改性剂包含硅烷偶联剂以及乙烯与马来酸酐的共聚物，所述表面改性方法为先由硅烷偶联剂对硫酸钙晶须进行改性，再由所述乙烯与马来酸酐的共聚物对硅烷偶联剂改性后的的硫酸钙晶须进行改性。

进一步地，所述乙烯与马来酸酐的共聚物的数均分子量(Mn)一般为20000-100000，优选为25000-90000。进一步优选地，乙烯与马来酸酐的共聚物的Mw/Mn为1-5，优选为2-4.5，其中Mw指重均分子量。

优选地，乙烯与马来酸酐的共聚物是乙烯与马来酸酐的交替共聚物。

优选地，乙烯与马来酸酐的共聚物中乙烯单元与马来酸酐单元的摩尔比为约1:1。

在一个具体的实施方案中，乙烯与马来酸酐的共聚物具有如下的结构：