一種表面改性的硫酸鈣晶須的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種表面改性的硫酸鈣晶須的制備方法，屬于硫酸鈣晶須制備領域。
【背景技術】
[0002]硫酸鈣晶須是一種以單晶形式生長的新型針狀、具有均勻橫截面、完整外形、內部結構完善的纖維亞納米材料。其形態是由于晶體在軸向和側面生長速率的差異造成的，晶須主要沿軸向方向的螺旋錯位生長，其側面是低能面，生長非常緩慢，通過表面擴散給晶須的尖端或基面上露頭螺旋供料。硫酸鈣晶須集增強纖維和超細無機填料二者的優勢于一體，可用于樹脂、塑料、橡膠、涂料、油漆、造紙、瀝青、摩擦和密封材料中作補強增韌劑或功能型填料;又可直接作為過濾材料、保溫材料、耐火隔熱材料、紅外線反射材料和包覆電線的高絕緣材料。
[0003]目前制備硫酸鈣晶須的方法是水熱法，是普通二水石膏通過水熱過程制得的纖維狀物質，具有很高的性價比，是一種性能優良、價格低廉的綠色環保材料，具有很強的市場競爭力，可廣泛應用于增強塑料、橡膠、膠黏劑、摩擦材料、環境工程等行業和領域。但由于硫酸鈣晶須比表面積大、接觸面大，導致硫酸鈣晶須在制備及應用過程中極易團聚，且由于硫酸鈣晶須親水疏油性強，導致與有機相親和性差，結合力弱，增強效果不佳。
[0004]本發明所要解決的技術問題:針對硫酸鈣晶須由于比表面積大、接觸面大，導致硫酸鈣晶須在制備及應用過程中極易團聚，且由于硫酸鈣晶須親水疏油性強，導致與有機相親和性差，結合力弱，增強效果不佳的弊端，提供了一種收集過濾后的脫硫廢水，通過蒸發過濾收集制備硫酸鈣晶須，隨后通過酸化和酯化進行帶電處理，再通過電荷電子間作用力，將疏水基團引入硫酸鈣晶須中，制備疏水親油型的硫酸鈣晶須的方法。本發明制備方法簡單，所得產品改性效果好，晶體完整、強度高。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用如下所述的技術方案是:
(1)收集過濾后的脫硫廢水置于蒸發結晶器中，加熱蒸發使其濃縮，收集粒狀硫酸鈣結晶，并收集蒸發母液，按固液質量比1:20，將制備的硫酸鈣結晶與蒸發母液攪拌混合，并置于壓力反應釜中，在120?130°C下保溫反應2?3h，然后停止加熱并過濾收集濾餅，將其置于60?80°C烘箱中干燥6?8h，制備得硫酸鈣晶須；
(2)將80?10mL丁腈添加至500mL的圓底燒瓶中，再分別向其中添加5?1g硫酸鈣晶須、0.2?1.0g2_巰基苯甲酸、0.15?0.20g偶氮二異丁腈攪拌混合10?15min后，通過200?300W的超聲溶解制備得晶須懸濁液，隨后加熱升溫回流，待回流蒸出溶劑至原有體積的1/2后，停止加熱，靜置冷卻至20?30°C ；
(3)待冷卻完成后，對其抽濾并收集濾餅，用蒸出的丁腈洗滌3?5次并置于烘箱中干燥3?5h，待干燥完成后，按固液質量比1:5，將濾餅置于質量濃度為40%的硝酸溶液中，攪拌混合并使其浸泡2?3h，隨后過濾收集濾餅，用去離子水洗滌至濾餅pH至7.0，制備得改性硫酸鈣晶須；
(4)將15?20g上述制備的改性硫酸鈣晶須置于三口燒瓶中，向其中添加80?10mL的去離子水，攪拌混合并加熱至78?80°C，再分別向其中添加1.8?2.0g己二酸和3?5g乙酸乙酯，保溫反應4?5h，待反應完成后，停止加熱并對其過濾，收集濾餅并用質量濃度為10%的鹽酸溶液調節pH至2.5?3.0;
(5)待pH調節完成后，再用質量濃度為15%的氫氧化鈉溶液調節pH至10?11，再分別向其中添加25?30mL甲醇和2.0?3.5g溴代十八烷，攪拌混合并置于78?80°C下保溫反應4?5h，隨后靜置冷卻至40°C，對其過濾并收集濾餅，用去離子水洗滌至pH至7.0后，于烘箱中干燥6?8h，即可制備得一種表面改性的硫酸鈣晶須。
[0006]本發明制得的表面改性的硫酸鈣晶須密度為2.63?2.69g/cm3，粒徑為1.0?2.3μm，折光指數為1.5?1.6，莫氏硬度3.8?4.2，抗張強度為20.5?21.6GPa，抗張模量為177?179GPa，剪切強度提高了 30?35%。
[0007]本發明與其他方法相比，有益技術效果是:
(I)本發明制備方法簡單，硫酸鈣晶須在制備及應用過程中分散性好，與有機相親和性好，結合力強；
(2 )所得產品改性效果好，晶體完整、強度高。
【具體實施方式】
[0008]首先收集過濾后的脫硫廢水置于蒸發結晶器中，加熱蒸發使其濃縮，收集粒狀硫酸鈣結晶，并收集蒸發母液，按固液質量比1: 20，將制備的硫酸鈣結晶與蒸發母液攪拌混合，并置于壓力反應釜中，在120?130°C下保溫反應2?3h，然后停止加熱并過濾收集濾餅，將其置于60?80°C烘箱中干燥6?8h，制備得硫酸鈣晶須；然后將80?10mL丁腈添加至500mL的圓底燒瓶中，再分別向其中添加5?1g硫酸鈣晶須、0.2?1.0g2_巰基苯甲酸、0.15?0.20g偶氮二異丁腈攪拌混合10?15min后，通過200?300W的超聲溶解制備得晶須懸池液，隨后加熱升溫回流，待回流蒸出溶劑至原有體積的1/2后，停止加熱，靜置冷卻至20?30°C;待冷卻完成后，對其抽濾并收集濾餅，用蒸出的丁腈洗滌3?5次并置于烘箱中干燥3?5h，待干燥完成后，按固液質量比1:5，將濾餅置于質量濃度為40%的硝酸溶液中，攪拌混合并使其浸泡2?3h，隨后過濾收集濾餅，用去離子水洗滌至濾餅pH至7.0，制備得改性硫酸鈣晶須;再將15?20g上述制備的改性硫酸鈣晶須置于三口燒瓶中，向其中添加80?10mL的去離子水，攪拌混合并加熱至78?80°C，再分別向其中添加1.8?2.0g己二酸和3?5g乙酸乙酯，保溫反應4?5h，待反應完成后，停止加熱并對其過濾，收集濾餅并用質量濃度為10%的鹽酸溶液調節PH至2.5?3.0;最后待pH調節完成后，再用質量濃度為15%的氫氧化鈉溶液調節pH至10?11，再分別向其中添加25?30mL甲醇和2.0?3.5g溴代十八燒，攪拌混合并置于78?80°C下保溫反應4?5h，隨后靜置冷卻至40°C，對其過濾并收集濾餅，用去離子水洗滌至pH至7.0后，于烘箱中干燥6?8h，即可制備得一種表面改性的硫酸鈣晶須。
[0009]實例I
首先收集過濾后的脫硫廢水置于蒸發結晶器中，加熱蒸發使其濃縮，收集粒狀硫酸鈣結晶，并收集蒸發母液，按固液質量比1:20，將制備的硫酸鈣結晶與蒸發母液攪拌混合，并置于壓力反應釜中，在120°C下保溫反應2h，然后停止加熱并過濾收集濾餅，將其置于60°C烘箱中干燥6h，制備得硫酸鈣晶須;然后將SOmL丁腈添加至500mL的圓底燒瓶中，再分別向其中添加5g硫酸I丐晶須、0.2g2-巰基苯甲酸、0.15g偶氮二異丁腈攪拌混合1min后，通過200W的超聲溶解制備得晶須懸濁液，隨后加熱升溫回流，待回流蒸出溶劑至原有體積的1/2后，停止加熱，靜置冷卻至20°C;待冷卻完成后，對其抽濾并收集濾餅，用蒸出的丁腈洗滌3次并置于烘箱中干燥3h，待干燥完成后，按固液質量比1:5，將濾餅置于質量濃度為40%的硝酸溶液中，攪拌混合并使其浸泡2h，隨后過濾收集濾餅，用去離子水洗滌至濾餅pH至7.0，制備得改性硫酸鈣晶須;再將15g上述制備的改性硫酸鈣晶須置于三口燒瓶中，向其中添加SOmL的去離子水，攪拌混合并加熱至78°C，再分別向其中添加1.Sg己二酸和3g乙酸乙酯，保溫反應4h，待反應完成后，停止加熱并對其過濾，收集濾餅并用質量濃度為10%的鹽酸溶液調節pH至2.5;最后待pH調節完成后，再用質量濃度為15%