[发明专利]一种聚合物接枝包覆改性硫酸钙晶须及其制备方法和应用

说明书

本发明适用于材料改性技术领域，提供了一种聚合物接枝包覆改性硫酸钙晶须及其制备方法和应用，该制备方法包括以下步骤：在水相中，用油酸钠对无水硫酸钙晶须进行表面改性，得到油酸钠改性硫酸钙晶须；将油酸钠改性硫酸钙晶须与丙烯酸类单体、引发剂进行混合，以对油酸钠改性硫酸钙晶须进行聚合物接枝改性，得到聚合物接枝包覆改性硫酸钙晶须。本发明通过利用含碳‑碳双键的油酸钠改性无水硫酸钙晶须，并在引发剂作用下使丙烯酸酯类单体与引入的双键发生共聚反应，从而可以将长链的高分子聚合物接枝包覆在硫酸钙晶须的表面。该聚合物接枝包覆改性硫酸钙晶须可以起到较好的传递应力的效果，以提高高分子材料的力学性能。

技术领域

本发明属于材料改性技术领域，尤其涉及一种聚合物接枝包覆改性硫酸钙晶须及其制备方法和应用。

背景技术

硫酸钙晶须是一种针状的单晶材料，其成本低，来源广泛，可以用磷石膏等固体废弃物制备，并具有较大的长径比，较好的热稳定性和化学稳定性，高的机械强度，对环境友好等特性，近年来受到重点关注并被广泛的用作塑料、橡胶和混凝土等材料的增强材料。由于晶须的特殊结构，其不同于常用的传统无机粉体近似球形的结构，其针状的结构在填充聚合物时，复合材料在受力时具有纤维拔出，阻止裂纹扩展，裂纹偏转等效应，从而可以提高高分子材料的物理性能。

硫酸钙晶须用作聚合物增强体的一个显著缺点是表面极性较高导致其和聚合物基体材料的相容性较差，填充材料在受力过程中易从基体中剥落，起不到增韧效果，而且由于其表面极性高易团聚，因此要解决硫酸钙晶须填充聚合物时的这些缺点，就要降低硫酸钙晶须的表面极性，需要对硫酸钙晶须进行表面改性。

硫酸钙晶须的表面改性就是借助一些改性剂，通过一定的化学反应，将有机物吸附到晶须表面，从而达到降低晶须表面极性的目的，而且有机分子链可以和聚合物基体产生范德华力作用，可以提高晶须和聚合物的相容性，进而提高复合材料的力学性能。目前，硫酸钙晶须通常的改性方法有：一种是利用表面活性剂改性，表面活性剂通过物理吸附，配位或正负电荷的吸引作用吸附到晶须表面。另一种是利用偶联剂改性，通过硅烷或者钛酸酯偶联剂与硫酸钙晶须表面的羟基发生化学反应，达到使硫酸钙晶须表面疏水，降低极性的目的。然而，目前所用硫酸钙晶须的改性剂一般多为表面改性剂和偶联剂，这些小分子量的改性剂的烷基链较短，因此在填充聚合物基体材料时和聚合物基体之间发生缠绕的作用较弱，这就限制了硫酸钙晶须填充聚合物复合材料的力学性能的进一步提高。

譬如，中国发明专利CN104831364B公布了一种硫酸钙晶须的改性方法，其首先用含碳-碳双键的硅烷偶联剂在碱性条件下改性硫酸钙晶须，硫酸钙晶须改性后带有乙烯基，然后以偶氮二异丁腈为引发剂，加入苯乙烯单体，甲苯为溶剂进行聚合反应，得到聚合物包覆改性的硫酸钙晶须。但是此法采用甲苯为溶剂，毒性较大，易造成环境污染，而且其最终得到的改性硫酸钙晶须表面上碳元素原子比例较低。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种聚合物接枝包覆改性硫酸钙晶须的制备方法，旨在解决背景技术中提出的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种聚合物接枝包覆改性硫酸钙晶须的制备方法，包括以下步骤：

在水相中，用油酸钠对无水硫酸钙晶须进行表面改性，得到油酸钠改性硫酸钙晶须；

将油酸钠改性硫酸钙晶须与丙烯酸类单体、引发剂进行混合，以对油酸钠改性硫酸钙晶须进行聚合物接枝改性，得到所述聚合物接枝包覆改性硫酸钙晶须。

作为本发明实施例的一个优选方案，所述无水硫酸钙晶须的长度为30~120μm，其长径比为10~80。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述无水硫酸钙晶须与油酸钠的质量比为100:(3~7)。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述丙烯酸类单体为甲基丙烯酸甲酯；所述引发剂为偶氮二异丁腈和/或过氧化苯甲酰。