一種高分子材料所用填料α-方石英粉體的改性方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高分子材料所用填料α-方石英粉體的改性方法，其中，所用活化劑為鋁酸酯偶聯(lián)劑（DL-411A），所用溶劑為無水乙醇、甲苯、DMF中的一種，所述鋁酸酯偶聯(lián)劑的質(zhì)量百分比含量為3.8%～4.4%，所述鋁酸酯偶聯(lián)劑溶液用冷凝管回收，所述鋁酸酯偶聯(lián)劑溶液在電熱套中的加熱溫度為110℃。本發(fā)明的有益效果：通過改性，提高了α-方石英粉體的疏水性，使粉體粒子在有機(jī)高分子聚合物中更容易分散，使α-方石英粉體作為一種高分子材料填料變?yōu)榭赡堋?br> 【專利說明】-種高分子材料所用填料Ct -方石英粉體的改性方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子材料用填料改性【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高分子材料用填料 α-方石英粉體的改性方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 石英因其穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)成為高分子材料的理想填料。石英原礦經(jīng)除雜、 高溫煅燒轉(zhuǎn)變?yōu)榉绞?。方石英的白度高，密度低，性能?yōu)良，作為高分子填料，很少被人研 究。但方石英直接用做填料，在PVC樹脂中無法均勻分散，嚴(yán)重降低高分子復(fù)合材料的拉伸 強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度等性能。由于石英粉體表面的親水性，很難與有機(jī)高分子材料相容，為此 需對其表面進(jìn)行疏水改性，使粉體粒子在有機(jī)高分子聚合物中更容易分散。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種高分子材料用填料α -方石英粉體的改性方法，解決 目前高分子材料用填料α-方石英粉體表面的親水性導(dǎo)致難與高分子材料相容，嚴(yán)重降低 高分子復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度等技術(shù)問題。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)： 一種高分子材料所用填料α-方石英粉體的改性方法，其中：所用活化劑為鋁酸酯偶 聯(lián)劑（DL-411A)，具體步驟如下： 步驟一，室溫條件下，用溶劑溶解鋁酸酯偶聯(lián)劑，裝入圓底燒瓶中，放入超聲波清洗機(jī) 中超聲加速鋁酸酯偶聯(lián)劑在溶劑中的溶解，時間為8 min?lOmin ; 步驟二，將自制α -方石英粉體，放入配制好的鋁酸酯偶聯(lián)劑溶液中，超聲分散28 min?30min，使反應(yīng)物呈稠狀，放入電熱套中加熱，在80°C?120°C下加熱8h，取出反應(yīng)后 獲得的粉體即得。
[0005] 優(yōu)選地，所述溶劑為無水乙醇、甲苯、DMF中的一種。
[0006] 優(yōu)選地，所述溶劑為甲苯。
[0007] 所述錯酸酯偶聯(lián)劑的質(zhì)量百分比含量為3. 8%?4. 4%。
[0008] 所述步驟二中的鋁酸酯偶聯(lián)劑溶液用冷凝管回收。
[0009] 所述步驟二中的鋁酸酯偶聯(lián)劑溶液在電熱套中的加熱溫度為110°C。
[0010] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明所述的一種高分子材料用填料α -方石英粉體的改性 方法，用鋁酸酯偶聯(lián)劑（DL-411A)對球磨后的α-方石英粉體進(jìn)行表面改性，用活化指數(shù) 確定偶聯(lián)劑的最佳添加量，采用接觸角、浸透時間和紅外光譜進(jìn)行改性的效果表征，結(jié)果發(fā) 現(xiàn)，偶聯(lián)劑的最佳用量為3. 8%，活化指數(shù)達(dá)97%。通過接觸角和浸透時間的變化發(fā)現(xiàn)，改性 后所述α-方石英粉體呈現(xiàn)出良好的親油性，改性后α-方石英粉體粉體的紅外光譜中出 現(xiàn)了未有的特征峰，表明改性效果良好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為未改性α -方石英粉體的紅外光譜； 圖2為改性后α-方石英粉體的紅外光譜。

【具體實施方式】
[0012] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明的附圖和實施 例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明 一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有 做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0013] 本發(fā)明實施例中石英原礦來源于貴州省貴定縣境內(nèi)。在實施本發(fā)明一種高分子材 料用填料α-方石英粉體的改性方法時，首先需制備α-方石英粉體，制備方法如下： 石英原礦粉在1250°C的高溫下，加入礦化劑煅燒，燒結(jié)后的粉體用XRD檢測晶型轉(zhuǎn)化 率，確定已轉(zhuǎn)變?yōu)棣?方石英粉體。將其球磨至微米級，并測試粉體的性質(zhì)。結(jié)果表明，燒 結(jié)后的粉體Si02含量高達(dá)98%以上，95%已轉(zhuǎn)變?yōu)棣?-方石英，球磨后的粒徑小于8微米， 白度達(dá)90以上。
[0014] 獲得α -方石英粉體后，對其進(jìn)行改性，具體如下： 實施例1 一種高分子材料所用填料α-方石英粉體的改性方法，其中：所用活化劑為鋁酸酯偶 聯(lián)劑（DL-411A)，具體步驟如下： 步驟一，室溫條件下，用溶劑溶解鋁酸酯偶聯(lián)劑，裝入圓底燒瓶中，放入超聲波清洗機(jī) 中超聲加速鋁酸酯偶聯(lián)劑在溶劑中溶解，時間為8 min?lOmin ; 步驟二，將自制α -方石英粉體，放入配制好的鋁酸酯偶聯(lián)劑溶液中，超聲分散28 min?30min，使反應(yīng)物呈稠狀，放入電熱套中加熱，在110°C下加熱8h，取出反應(yīng)后獲得的 粉體即得。
[0015] 所述溶劑為甲苯。
[0016] 所述鋁酸酯偶聯(lián)劑的質(zhì)量百分比含量為3. 8%。
[0017] 所述步驟二中的鋁酸酯偶聯(lián)劑溶液用冷凝管回收。
[0018] 用上述方法進(jìn)行α -方石英粉體改性后的效果評價： (1)活性指數(shù)對比 活化指數(shù)是評價粉體改性效果最直觀的方法，石英粉體表面上有大量的Si-OH，Si- 0H......Η等基團(tuán)，呈極性，且石英粉體密度較大，在水中極易沉降。但經(jīng)鋁酸酯偶聯(lián)劑改性 后，表面呈疏水性，難溶于水，改性后α -方石英粉體的表面張力會急劇增大，從而漂浮在 水上。
[0019] 稱取l〇〇g的表面改性后α -方石英粉體于干凈的大燒杯中，緩慢加入約600ml的 蒸餾水，由于改性后粉體難溶于水，且粒度很細(xì)，在高速攪拌下很容易彌散到空氣中，所以 還需用薄膜封住燒杯口，在高速攪拌半小時，靜置一段時間，澄清后，取上層懸浮的粉體顆 粒，烘干，稱重，即可計算改性后產(chǎn)品的活化指數(shù)，計算公式如下： 活化指數(shù)=懸浮樣品質(zhì)量（g)/產(chǎn)品總質(zhì)量（g) X100% 當(dāng)偶聯(lián)劑用量達(dá)到3. 8%，溶劑溫度為110°C，α -方石英粉體的活化指數(shù)為97. 3%。
[0020] (2)紅外光譜對比分析 如附圖1、附圖2所示，選擇質(zhì)量為3. 8%的鋁酸酯偶聯(lián)劑對α -方石英粉體進(jìn)行表面改 性，將改性前后粉體的紅外光譜對比。
[0021] 附圖1和附2對比可知，在3440011^796(^1和621CHT1處都出現(xiàn)了明顯的吸收峰， 其中3440CHT1寬大吸收峰為粉體表面締合水分子的氫鍵伸縮振動吸收峰；796CHT1處的尖銳 吸收峰為石英的特征峰，是Si-0-Si的對稱伸縮振動峰；621CHT 1是鋁酸酯偶聯(lián)劑中所帶的 炔基面外C-H完全彎曲振動峰。改性后α-方石英的紅外圖譜在2920CHT1處出現(xiàn)明顯的吸 收峰，是-CH2-伸縮振動的特征峰；在2850CHT 1處也出現(xiàn)吸收峰，是醛基中C-H的伸縮振動 峰；改性后相比于改性前，改性后粉體3440CHT1處的寬大吸收峰峰型有所變小，說明粉體表 面的部分硅羥基與鋁酸酯偶聯(lián)劑發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)；在llOOcnT 1左右，改性后的α-方石英粉 體此處的吸收峰變寬，吸收峰中心發(fā)生偏移，llOOcnT1處對應(yīng)著是Si-Ο或Α1-0的不對稱伸 縮振動峰，而在此處的特征峰稍有變寬，原因是鋁酸酯偶聯(lián)劑與α -方石英粉體表面的硅 羥基發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，形成了 Al-0-Si化學(xué)鍵，導(dǎo)致該處的吸收峰波長變寬。通過改性前后 粉體的紅外光譜對比，表明了鋁酸酯偶聯(lián)劑與α -方石英粉體表面的硅羥基發(fā)生了化學(xué)鍵 的結(jié)合。
[0022] (3)浸透時間對比分析 選擇質(zhì)量為3. 8%的鋁酸酯偶聯(lián)劑對α -方石英粉體進(jìn)行表面改性，使用水、液體石蠟 和鄰苯二甲酸二丁酯三種試劑，測量在改性前后α-方石英粉體中的浸透時間，如下表1 : 表1改性前后粉體滲透時間

【權(quán)利要求】
1. 一種高分子材料所用填料α -方石英粉體的改性方法，其特征在于：所用活化劑為 鋁酸酯偶聯(lián)劑（DL-411A)，具體步驟如下： 步驟一，室溫條件下，用溶劑溶解鋁酸酯偶聯(lián)劑，裝入圓底燒瓶中，放入超聲波清洗機(jī) 中超聲加速鋁酸酯偶聯(lián)劑在溶劑中的溶解，時間為8 min?lOmin ; 步驟二，將自制α-方石英粉體，放入配制好的鋁酸酯偶聯(lián)劑溶液中，超聲分散28 min?30min，使反應(yīng)物呈稠狀，放入電熱套中加熱，在80°C?120°C下加熱8h，取出反應(yīng)后 獲得的粉體即得。
2. 如權(quán)利要求1所述的高分子材料所用填料α -方石英粉體的改性方法，所述溶劑為 無水乙醇、甲苯、DMF中的一種。
3. 如權(quán)利要求1所述的高分子材料所用填料α -方石英粉體的改性方法，所述溶劑為 甲苯。
4. 如權(quán)利要求1所述的高分子材料所用填料α -方石英粉體的改性方法，所述鋁酸酯 偶聯(lián)劑的質(zhì)量百分比含量為3. 8%?4. 4%。
5. 如權(quán)利要求1所述的高分子材料所用填料α -方石英粉體的改性方法，所述步驟二 中的溶劑用冷凝管回收。
6. 如權(quán)利要求1所述的高分子材料所用填料α -方石英粉體的改性方法，所述步驟二 中的溶劑在電熱套中加熱溫度為ll〇°C。
【文檔編號】C09C3/08GK104231672SQ201410501029
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】呂劍明, 龔國洪, 馬宏相, 陳蓉芳, 劉莉 申請人:貴州大學(xué)