一種硫酸鈣晶須的原位改性方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種硫酸鈣晶須的原位改性方法，包括以下步驟：(1)改性劑配制：將改性劑加入到有機(jī)溶劑中配制成改性劑溶液；(2)前驅(qū)體制備：將硫酸或其可溶性鹽與可溶性鈣鹽分別調(diào)配成溶液，使硫酸或其可溶性鹽與可溶性鈣鹽反應(yīng)得到前驅(qū)體；(3)水熱合成：將制得的前驅(qū)體與水混合，將其加入到高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱合成，之后自然冷卻至室溫；(4)產(chǎn)物處理：將冷卻后的懸濁液過濾，水洗并干燥，得到原位改性的硫酸鈣晶須；其中，在步驟(2)或步驟(3)中加入改性劑溶液進(jìn)行改性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于材料利用
，具體地，涉及一種硫酸鈣晶須的原位改性方法。
技術(shù)介紹
硫酸鈣晶須又稱石膏晶須，可分為二水、半水和無水硫酸鈣晶須三種形式，其中無水和半水的硫酸鈣晶須有較高的利用價(jià)值。硫酸鈣晶須有較好的理化性質(zhì)，除了具有高強(qiáng)度、高模量、高絕緣性、耐高溫、抗化學(xué)腐蝕、耐酸堿、高韌性、耐磨耗、抗腐蝕、易于表面處理等諸多優(yōu)良性質(zhì)之外，而且價(jià)格低廉、綠色環(huán)保。硫酸鈣晶須作為一種增強(qiáng)補(bǔ)韌性的材料，應(yīng)用前景廣闊，但其表面極性較強(qiáng)，親水疏油，與有機(jī)體相容性較差，以致于在高聚物基料中分散不均勻，使得界面產(chǎn)生缺陷，甚至有可能失去有關(guān)的功能性質(zhì)。為了使半水硫酸鈣晶須的比表面能降低、疏水性增強(qiáng)、結(jié)合力提高、性能改善，對(duì)硫酸鈣晶須進(jìn)行改性處理勢(shì)在必行。目前硫酸鈣晶須在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛，對(duì)硫酸鈣晶須的表面改性工藝研究也較多，但大多數(shù)改性研究均是先制得硫酸鈣晶須，然后以后處理改性的方式來進(jìn)行的。現(xiàn)有已公開的專利中涉及到的將硫酸鈣晶須的制備過程與改性過程聯(lián)系起來的專利不多，其中有中國(guó)專利文件CN101994153A(申請(qǐng)?zhí)?01010583870.8)中公布了一種制備改性硫酸鈣晶須的方法。它是將脫硫石膏經(jīng)過篩、制漿、控制溫度為107～180℃下在高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)一段時(shí)間，使其轉(zhuǎn)化為硫酸鈣晶須；待硫酸鈣晶須形成后，向反應(yīng)釜中加入脫硫石膏重量0.3～5％的改性劑，保溫一段時(shí)間；然后進(jìn)行脫水干燥，制得改性硫酸鈣晶須。中國(guó)專利文件CN103523814A(申請(qǐng)?zhí)?01310426879.1)中公布了一種常壓開放體系中石膏異形分體制備與改性一體化方法。是將石膏經(jīng)過破碎、篩分、球磨、水洗后待用；將預(yù)處理后的石膏和水在常溫下配置成料漿；充分?jǐn)嚢韬蠹尤氡己退纬傻乃芤海辉?0～140℃下進(jìn)行反應(yīng)20～180min；待反應(yīng)完成后，加入0.1％～5％的改性劑，停止加熱并保溫一段時(shí)間；自然冷卻至室溫，過濾洗滌，在80～200℃干燥即得到改性的石膏異形分體產(chǎn)品。雖然上述工藝技術(shù)在一定程度上是把晶須制備與改性過程結(jié)合了，但是均是在先制備得到結(jié)晶程度比較好的晶須的前提下，再向反應(yīng)釜中加入一定量的改性劑，才完成最終的改性過程的。從本質(zhì)上來講，這也是一種晶須的后處理改性方式，只不過是針對(duì)的是反應(yīng)后得到的非干燥晶須的改性過程。所以，上述改性技術(shù)還不是真正意義上的合成過程中的改性，即非原位改性技術(shù)，改性的效果還是得不到很好的保證，同時(shí)工藝流程并沒有得到真正的簡(jiǎn)化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種硫酸鈣晶須的原位改性方法，解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有硫酸鈣晶須改性工藝的不足。通過原位改性方法，可以將原本各自分離開來的或聯(lián)系不太緊密的硫酸鈣晶須的制備過程與改性過程有效的結(jié)合在一起，簡(jiǎn)化了工藝流程。通過專利技術(shù)的硫酸鈣晶須原位改性方法可以完美實(shí)現(xiàn)硫酸鈣晶須制備和改性一體化，即晶須生長(zhǎng)過程中的改性過程，且制得的晶須有較高的接觸角(即與有機(jī)物或高分子材料之間有較好的親和能力)和較大的長(zhǎng)徑比。本專利技術(shù)提供了一種硫酸鈣晶須的原位改性方法，包括以下步驟：(1)改性劑配制：將改性劑加入到有機(jī)溶劑中配制成改性劑溶液；(2)前驅(qū)體制備：將硫酸或其可溶性鹽與可溶性鈣鹽分別調(diào)配成溶液，使硫酸或其可溶性鹽與可溶性鈣鹽反應(yīng)得到前驅(qū)體；(3)水熱合成：將制得的前驅(qū)體與水混合，將其加入到高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱合成，之后自然冷卻至室溫；(4)產(chǎn)物處理：將冷卻后的懸濁液過濾，水洗并干燥，得到原位改性的硫酸鈣晶須；其中，在步驟(2)或步驟(3)中加入所述改性劑溶液進(jìn)行改性。在上述原位改性方法，其中，加入的改性劑與前驅(qū)體的質(zhì)量比為0.1％～20％。在上述原位改性方法，其中，調(diào)配的硫酸或其可溶性鹽與可溶性鈣鹽的濃度分別為0.1mol/L～2.0mol/L，使硫酸或其可溶性鹽與可溶性鈣鹽反應(yīng)而加入的硫酸或其可溶性鹽與可溶性鈣鹽的摩爾比為3:1-1:3，控制硫酸或其可溶性鹽加入到可溶性鈣鹽的速度為1ml/min-20ml/min，在攪拌的條件下反應(yīng)10-60min，其中攪拌的速度為100r/min～700r/min。在上述原位改性方法，其中，在步驟(3)中，將制得的前驅(qū)體與水混合包括將制得的前驅(qū)體與水按重量百分比1％～30％的比例混合。在上述原位改性方法，其中，在步驟(3)的高壓反應(yīng)釜中的反應(yīng)中，控制反應(yīng)溫度為110～200℃、保溫時(shí)間為60min～500min，填充率為10％～90％。在上述原位改性方法，其中，在步驟(4)中，水洗2-6次，在90-200℃的溫度下干燥。在上述原位改性方法，其中，所述硫酸或其可溶性鹽是工業(yè)副產(chǎn)物硫酸、硫酸鈉、硫酸鉀或者它們的混合物。在上述原位改性方法，其中，所述可溶性鈣鹽是氯化鈣、溴化鈣、硝酸鈣或者它們的混合物。在上述原位改性方法，其中，所述改性劑是十六烷酸、十六烷酸鈉、硬脂酸、硬脂酸鈉、油酸、油酸鈉、乙二酸、乙二酸鈉、丙二酸、丙二酸鈉或者由它們組成的兩種或兩種以上的復(fù)合改性劑。在上述原位改性方法，其中，所述有機(jī)溶劑是乙醇、丙醇、乙二醇、丙三醇或它們的混合物。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.本專利技術(shù)所采用的技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的硫酸鈣晶須的制備改性于一體的原位改性過程，即在硫酸鈣晶須的生長(zhǎng)過程中進(jìn)行的原位改性，獲得的產(chǎn)物包括原位改性的半水硫酸鈣晶須及改性半水硫酸鈣和無水硫酸鈣晶須的混合物。2.本專利技術(shù)采用工業(yè)副產(chǎn)物為硫酸及其可溶性鹽和可溶性鈣鹽為原料，不僅可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)副產(chǎn)物的處理與回收，還可以實(shí)現(xiàn)硫酸鈣晶須產(chǎn)品性能的改善與附加值提升的作用。3.本專利技術(shù)所用原料易得，工藝簡(jiǎn)單、改性效率高、固液分離方便，具有綠色工藝的特點(diǎn)。附圖說明圖1示出了本專利技術(shù)的硫酸鈣晶須的改性方法的工藝流程。具體實(shí)施方式下面的實(shí)施例可以使本領(lǐng)域技術(shù)人員更全面地理解本專利技術(shù)，但不以任何方式限制本專利技術(shù)。圖1示出了本專利技術(shù)的硫酸鈣晶須的改性方法的工藝流程。本專利技術(shù)提供的硫酸鈣晶須的原位改性方法按照以下步驟完成：(1)改性劑配制：將一定量改性劑加入到一定量的有機(jī)溶劑中配制成溶液，其中改性劑的用量為實(shí)際合成晶須過程中前驅(qū)體理論質(zhì)量的0.1％～20％，對(duì)配置的改性劑的濃度沒有嚴(yán)格限制，只要能夠把所需用量的改性劑溶解即可。配制好的改性劑可以在步驟(2)中加入，即在前驅(qū)體制備過程中加入；也可以在步驟(3)中加入，即在水熱合成步驟中同前軀體一起加入，實(shí)現(xiàn)硫酸鈣晶須的原位改性制備；(2)前驅(qū)體制備：將硫酸及其可溶性鹽與可溶性鈣鹽調(diào)配成一定濃度的溶液，濃度為0.1mol/L～2.0mol/L，將配制的可溶性硫酸鹽與可溶性鈣鹽按照一定的化學(xué)計(jì)量比反應(yīng)制得前驅(qū)體，具體是將可溶性硫酸鹽與可溶性鈣鹽按照3:1-1:3的摩爾比加入；控制硫酸鹽加入鈣鹽的速度為1ml/min-20ml/min，在攪拌的條件下反應(yīng)10-60min，其中攪拌的速度為100r/min～700r/min；同時(shí)，在此步驟中可以加入(1)中改性劑，實(shí)現(xiàn)原位改性，改性劑的具體配制見步驟(1)中，過濾洗滌得到前驅(qū)體；(3)水熱合成：將制得的前驅(qū)體與水按重量百分比1％～30％的比例混合，將其加入到高壓反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度為110～200℃、保溫時(shí)間為60min～500min、填充率為10％～90％，自然冷卻至室溫；同時(shí)，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種硫酸鈣晶須的原位改性方法，包括以下步驟：(1)改性劑配制：將改性劑加入到有機(jī)溶劑中配制成改性劑溶液；(2)前驅(qū)體制備：將硫酸或其可溶性鹽與可溶性鈣鹽分別調(diào)配成溶液，使硫酸或其可溶性鹽與可溶性鈣鹽反應(yīng)得到前驅(qū)體；(3)水熱合成：將制得的前驅(qū)體與水混合，將其加入到高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱合成，之后自然冷卻至室溫；(4)產(chǎn)物處理：將冷卻后的懸濁液過濾，水洗并干燥，得到原位改性的硫酸鈣晶須；其中，在步驟(2)或步驟(3)中加入所述改性劑溶液進(jìn)行改性。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種硫酸鈣晶須的原位改性方法，包括以下步驟：(1)改性劑配制：將改性劑加入到有機(jī)溶劑中配制成改性劑溶液；(2)前驅(qū)體制備：將硫酸或其可溶性鹽與可溶性鈣鹽分別調(diào)配成溶液，使硫酸或其可溶性鹽與可溶性鈣鹽反應(yīng)得到前驅(qū)體；(3)水熱合成：將制得的前驅(qū)體與水混合，將其加入到高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱合成，之后自然冷卻至室溫；(4)產(chǎn)物處理：將冷卻后的懸濁液過濾，水洗并干燥，得到原位改性的硫酸鈣晶須；其中，在步驟(2)或步驟(3)中加入所述改性劑溶液進(jìn)行改性。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位改性方法，其中，加入的改性劑與前驅(qū)體的質(zhì)量比為0.1％～20％。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位改性方法，其中，調(diào)配的硫酸或其可溶性鹽與可溶性鈣鹽的濃度分別為0.1mol/L～2.0mol/L，使硫酸或其可溶性鹽與可溶性鈣鹽反應(yīng)而加入的硫酸或其可溶性鹽與可溶性鈣鹽的摩爾比為3:1-1:3，控制硫酸或其可溶性鹽加入到可溶性鈣鹽的速度為1ml/min-20ml/min，在攪拌的條件下反應(yīng)10-60min，其中攪拌的速度為100r/min～700r...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐世愛，張超，江南，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：青海大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：青海;63