[发明专利]一种硫酸钙晶须表面改性的方法

说明书

本发明属于表面改性技术领域，具体涉及一种硫酸钙晶须表面改性的方法，所述方法包括：1)将硫酸钙晶须和双氧水溶液混合均匀，进行加热搅拌反应，随后抽滤，沉淀用去离子水洗涤、干燥后得到羟基活化的硫酸钙晶须；2)将羟基活化的硫酸钙晶须加入到有机溶剂中，然后GMA，在超声震荡下处理0.5～2h，再加入冰乙酸，通入惰性气体，在90～120℃之间反应9～12h，抽滤，经四氢呋喃洗涤、干燥，得到甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的硫酸钙晶须。通过本发明方法改性后的硫酸钙晶须表面易与聚合物材料之间发生反应形成化学键，大大增加硫酸钙晶须在聚合物基体中的相容性和稳定性，明显增强聚合物材料的力学性能，扩大材料的使用范围。

技术领域

本发明属于表面改性技术领域，具体涉及一种硫酸钙晶须表面改性的方法。

背景技术

硫酸钙晶须，又叫石膏晶须，是以石膏为原材料，通过人为控制,以单晶形式生长的，具有均匀的横截面、外形完整、内部结构完善的纤维状晶体。作为硫酸钙的纤维状单晶体，平均直径在1～4μm之间，长径比通常在30～80之间。它可作为材料的增强组分，与普通纤维相比，硫酸钙晶须具有高强度、高模量、耐高温、易与聚合物复合、无毒等诸多优良的物理化学性能，可广泛应用于塑料、橡胶、造纸、粘合剂等行业中。硫酸钙晶须可分为：无水石膏(CaSO₄)晶须、半水石膏(CaSO₄·0.5H₂O)晶须和二水石膏(CaSO₄·2H₂O)晶须。它们外观都为白色蓬松状固体。

但是，由于硫酸钙晶须比表面积大，表面能高，在将硫酸钙晶须应用于塑料等高分子复合材料中的时候，由于硫酸钙晶须是无机物，表面呈强亲水疏油性，其与聚合物基体亲和性差，导致增强效果不理想，甚至会出现降低聚合物性能的现象发生。

文献中报道了硫酸钙晶须的改性研究，主要运用分子间作用力与硫酸钙晶须表面相结合，在硫酸钙晶须表面形成表面包覆层，由于分子间作用力所引起的吸附结合力较化学键弱，吸附热较小，吸附和解吸速度也都较快，

另外，通过上述方法改性后的硫酸钙晶须作为增强组分加入到聚合物材料中，改性后的硫酸钙晶须与聚合物材料之间仍然存在一定无机材料与有机材料相容性不足的缺点。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种硫酸钙晶须表面改性的方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种硫酸钙晶须表面改性的方法，包括如下步骤：

(1)将硫酸钙晶须和双氧水溶液混合均匀，搅拌条件下加热至一定温度进行反应，随后抽滤，沉淀用去离子水洗涤、干燥后得到羟基活化的硫酸钙晶须；

(2)将步骤(1)中得到的羟基活化的硫酸钙晶须加入到有机溶剂中，之后加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，先进行超声震荡处理，然后再加入冰乙酸，通入惰性气体，硫酸钙晶须与甲基丙烯酸缩水甘油酯发生开环反应，反应结束后，抽滤，经四氢呋喃洗涤、干燥，得到甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的硫酸钙晶须。

上述方案中，步骤(1)所述硫酸钙晶须和双氧水质量比1：0.75～2.4。

上述方案中，步骤(1)所述双氧水溶液的质量浓度为25～40％。

上述方案中，步骤(1)所述反应的温度为70～100℃，反应9～14h。

上述方案中，步骤(2)所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)。

上述方案中，步骤(2)所述惰性气体为氮气。

上述方案中，步骤(2)中所述羟基活化的硫酸钙晶须、有机溶剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯和冰乙酸的质量比为10：50～80：2～4：1～3。

上述方案中，步骤(2)中所述干燥温度为70～90℃。