本發(fā)明涉及一種改性石膏基晶須增強(qiáng)增韌塑料及其制備方法，磷化工制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚氯乙烯(polyvinylchloride，簡(jiǎn)稱pvc)樹脂是由氯乙烯(vinylchloride，簡(jiǎn)稱vc)單體聚合而成的熱塑性高分子化合物。
由vincent的聚合物脆性—韌性斷裂理論可以判定，pvc屬于脆性材料范疇，而且pvc材料的脆性嚴(yán)重制約了其生產(chǎn)和應(yīng)用，所以對(duì)pvc材料的增韌改性研究是工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域亟待解決的問題，也是制備高性能pvc復(fù)合材料的必然要求。另外，由于pvc樹脂存在一些缺陷，一般不能直接將其用于生產(chǎn)，必須添加相應(yīng)的穩(wěn)定劑、改性劑和助劑等才能大量投產(chǎn)。同時(shí)硬質(zhì)pvc在生產(chǎn)過程中熔體流動(dòng)性差，加工困難，其制品抗沖擊性、熱穩(wěn)定性、耐候性不佳，如果不對(duì)硬質(zhì)pvc材料進(jìn)行改性處理，只能用其來生產(chǎn)低性能要求的型材、管材，應(yīng)用范圍比較狹窄。在不以損害材料強(qiáng)度和其它物性的基礎(chǔ)上，同時(shí)提高pvc制品的韌性，對(duì)拓寬pvc的工程應(yīng)用領(lǐng)域具有極其重要的意義。
1939年，人類第一次制得玻璃纖維(簡(jiǎn)稱玻纖gf)，玻纖開始進(jìn)入工程應(yīng)用領(lǐng)域。用玻纖增強(qiáng)改性pvc，可提高pvc復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。在一定范圍內(nèi)，隨著玻纖含量的增加，彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度隨之增加。由于玻纖增強(qiáng)pvc具有良好的力學(xué)性能，因而可以廣泛地用作結(jié)構(gòu)材料。但是玻纖增強(qiáng)pvc材料的加工難度大，制品耐熱性差，分散性、均勻性難以控制，因此玻纖增強(qiáng)材料難以成為塑料加工業(yè)的主要材料，不能進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用，尤其在大型件的生產(chǎn)領(lǐng)域受到限制。
氯化聚乙烯(cpe)是一種高分子彈性體材料，是由高密度聚乙烯(hdpe)經(jīng)氯化而制得。美國(guó)陶氏化學(xué)公司研發(fā)的新型改性劑cpetyrim2500p，能顯著改善硬質(zhì)pvc制品的低溫沖擊性能。但就目前看，國(guó)內(nèi)cpe較之其他功能填料，cpe的改性效果比較差，成本高，其抗沖性能差，并且會(huì)降低pvc制品強(qiáng)度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種改性石膏基晶須增強(qiáng)增韌塑料及其制備方法，有效提高塑料材料的強(qiáng)度、韌性及尺寸穩(wěn)定性。
本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為：
一種改性石膏基晶須增強(qiáng)增韌塑料，是塑料為基體，采用以硫酸鈣晶須為內(nèi)核、彈性體為外層包覆材料所形成的核殼結(jié)構(gòu)對(duì)所述塑料進(jìn)行功能化改性。
按上述方案，所述塑料為硬質(zhì)塑料。
按上述方案，所述彈性體為聚甲基丙烯酸丁酯、聚氨酯、丁腈橡膠等中的一種或幾種按任意比例的混合物。
按上述方案，所述硫酸鈣晶須直徑在1-10μm范圍內(nèi)，長(zhǎng)徑比不超過10。該硫酸鈣晶須可以為無水硫酸鈣晶須、半水硫酸鈣晶須、二水硫酸鈣晶須，半水硫酸鈣晶須可以為α-半水硫酸鈣晶須。
按上述方案，α-半水硫酸鈣晶須的直徑在1-10μm范圍內(nèi)，長(zhǎng)徑比不超過10，可以采用如下方法制備：配制濃度范圍在20％-30％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的熱穩(wěn)定劑溶液，加入磷石膏和晶型調(diào)控劑在常壓80-95℃條件下反應(yīng)4-6小時(shí)，然后趁熱抽濾，將濾餅放在真空干燥箱干燥，干燥后即為α-半水硫酸鈣晶須。其中，磷石膏與熱穩(wěn)定劑溶液的固液質(zhì)量比為1:(4～8)；晶型調(diào)控劑的加入量為磷石膏質(zhì)量的0.05-0.10％。
具體地，所述磷石膏為提純后的磷石膏，可以采用固體廢渣磷石膏為原料，經(jīng)合成反應(yīng)、過濾、加熱溶解、熱過濾和冷卻結(jié)晶得到。
具體地，所述晶須熱穩(wěn)定劑溶液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為20％-30％的nacl溶液和k2so4溶液按1:(0.1-10)體積混合配制而成；或者所述晶須熱穩(wěn)定劑溶液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為20％-30％的nacl溶液和cacl2溶液按1:(0.1-10)體積混合配制而成。
具體地，所述晶型調(diào)控劑為檸檬酸鈉和葡萄酸鈉的混合物，檸檬酸鈉和葡萄酸鈉質(zhì)量配比范圍控制在1：(0.1～10)。
上述改性石膏基晶須增強(qiáng)增韌塑料的制備方法，包括如下步驟：
(1)選取硫酸鈣晶須，直徑在1-10μm范圍內(nèi)，長(zhǎng)徑比不超過10；按質(zhì)量百分比計(jì)，稱取彈性前驅(qū)體10％～20％、硫酸鈣晶須10％～20％、塑料粒子60％～70％和余量的抗氧劑；
(2)配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)3％-5％的kh-550乙醇溶液，將硫酸鈣晶須加入其中混合后出料，得到改性后的硫酸鈣晶須溶液；
(3)將彈性前驅(qū)體和改性后的硫酸鈣晶須溶液混合均勻，使其充分發(fā)生加成聚合反應(yīng)，得到包覆硫酸鈣晶須的彈性體；然后繼續(xù)加入塑料粒子和抗氧化劑混合均勻，所得到混合料經(jīng)擠出造粒后，即得彈性體包覆石膏晶須的增韌增強(qiáng)改性塑料。
具體地，步驟(2)中質(zhì)量分?jǐn)?shù)3％-5％的kh-550乙醇溶液配制方法為：將kh-550溶于乙醇中，不需要加入溶劑水，3-5％說的是kh-550在乙醇中的質(zhì)量含量。
具體地，步驟(3)中兩次混合，第一次混合時(shí)，攪拌速度控制在300-500轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時(shí)間30-40分鐘；第二次混合時(shí)，攪拌速度控制在300-500轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時(shí)間10-25分 鐘。
具體地，步驟(3)中所述擠出造粒時(shí)，螺桿轉(zhuǎn)速為120-300轉(zhuǎn)/分鐘，溫度為170-220℃。
具體地，所述彈性前驅(qū)體為甲基丙烯酸丁酯；或者所述彈性前驅(qū)體為乙二醇及二異氰酸酯，兩者質(zhì)量配比范圍約為3-4：1；或者所述彈性前驅(qū)體為丁二烯及丙烯腈，兩者質(zhì)量配比范圍3-6：2。
按上述方案，所述塑料粒子為硬質(zhì)塑料料粒。
按上述方案，所述抗氧化劑可以選用irganoxb921。
本發(fā)明以理想尺寸的硫酸鈣晶須出發(fā)，用硅烷偶聯(lián)劑的乙醇溶液對(duì)該晶須進(jìn)行疏水處理，然后加入彈性前驅(qū)體，使其充分加成聚合，并包覆于晶須表面，制得包覆硫酸鈣晶須的彈性體(即一種增強(qiáng)增韌改性劑)；然后將該增強(qiáng)增韌改性劑與硬質(zhì)塑料料粒通過高速混合機(jī)及雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行混合擠出造粒，進(jìn)一步制備改性石膏基晶須增強(qiáng)增韌塑料，即為增強(qiáng)增韌改性塑料。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
1、本發(fā)明是在硬質(zhì)塑料聚合物中加入理想尺寸的硫酸鈣晶須后，以晶須作為增強(qiáng)纖維、顏料和填料應(yīng)用于硬質(zhì)塑料聚合物中制備復(fù)合材料可提高塑料材料的強(qiáng)度、韌性及尺寸穩(wěn)定性。
2、本發(fā)明可以通過將磷礦伴生鈣資源制備成晶須，原料為磷化工固廢，成本低；所得的硫酸鈣基晶須熱分解溫度較高，有效解決了在機(jī)械共混階段的高溫條件下晶須失水解體的問題；晶須表面經(jīng)憎水改性和彈性前驅(qū)體聚合包覆，形成的彈性體包覆無機(jī)剛性粒子結(jié)構(gòu)對(duì)硬質(zhì)塑料具有優(yōu)良的增強(qiáng)增韌效果。
3、本發(fā)明結(jié)合半水石膏晶須中添加鈉離子對(duì)熱力學(xué)行為的影響，利用磷礦伴生鈣資源在含鈉離子的鹽溶液中通過添加晶型調(diào)控劑在常壓水熱條件下制備出熱分解溫度較高，長(zhǎng)徑比較低的短粗狀α-半水硫酸鈣晶須，并以此作為硬質(zhì)塑料的增強(qiáng)劑和紅外熱反射功能填料，對(duì)硬質(zhì)塑料的力學(xué)和隔熱性能進(jìn)行功能化改性，將廢棄物進(jìn)行高值化利用，可實(shí)現(xiàn)低成本多功能化，降低硬質(zhì)塑料改性成本。
具體實(shí)施方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
實(shí)施例1
一種塑料增強(qiáng)增韌改性石膏基晶須及其制備方法，是硬質(zhì)塑料料粒為基體，采用以α-半水硫酸鈣晶須為內(nèi)核、彈性體聚甲基丙烯酸丁酯為外層包覆材料所形成的核殼結(jié)構(gòu)對(duì)所述硬質(zhì)塑料料粒進(jìn)行功能化改性。
本實(shí)施例所采用的α-半水硫酸鈣晶須，直徑在5-10μm，長(zhǎng)徑比為1-6，制備方法如下：分別配制好濃度為20wt％的nacl溶液、濃度為20wt％的k2so4溶液，將兩者按體積比3：1混合后倒入反應(yīng)器中；然后往反應(yīng)器中加入磷石膏和晶型調(diào)控劑，設(shè)定反應(yīng)溫度為85℃，水浴加熱，恒溫反應(yīng)4小時(shí)后，趁熱抽濾，將濾餅放在真空干燥箱干燥，干燥得到α-半水硫酸鈣晶須。其中，磷石膏與熱穩(wěn)定劑溶液的固液質(zhì)量比為1:4；晶型調(diào)控劑的加入量為磷石膏質(zhì)量的0.10％。
上述改性石膏基晶須增強(qiáng)增韌塑料的制備方法，包括如下步驟：
(1)選取上述α-半水硫酸鈣晶須，按質(zhì)量百分比計(jì)，稱取彈性前驅(qū)體甲基丙烯酸丁酯20％、干燥的α-半水硫酸鈣晶須10％、硬質(zhì)塑料料粒69％和1％的抗氧劑(irganoxb921)；
(2)配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)3％的kh-550乙醇溶液，量取1％硫酸鈣晶須質(zhì)量的kh-550乙醇溶液，與步驟(1)所備用的硫酸鈣晶須一起加入高速混合機(jī)中，高速混合10min后出料，得到改性后的硫酸鈣晶須溶液；
(3)a、按配比，將彈性前驅(qū)體和改性后的硫酸鈣晶須溶液加入混合機(jī)高速攪拌30-40分鐘使其充分發(fā)生加成聚合反應(yīng)，得到包覆硫酸鈣晶須的彈性體；然后再在高速混合機(jī)中加入繼續(xù)加入硬質(zhì)塑料料粒和抗氧化劑攪拌20-25分鐘后達(dá)到混合均勻后，出料待用；
b、所得到混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中，控制螺桿轉(zhuǎn)速250轉(zhuǎn)/分鐘，溫度200℃，通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒后即得聚甲基丙烯酸丁酯彈性體包覆石膏晶須的增韌增強(qiáng)改性塑料。
此實(shí)施例制備出的增韌增強(qiáng)和隔熱性能的晶須改性劑使硬質(zhì)塑料在23℃抗沖強(qiáng)度比改性前提升≥30％，而增韌增強(qiáng)改性成本降低40％，另外改性硬質(zhì)塑料制品半球反射、發(fā)射率≥80％，隔熱溫差≥10℃。
實(shí)施例2
一種塑料增強(qiáng)增韌改性石膏基晶須及其制備方法，是硬質(zhì)塑料料粒為基體，采用以α-半水硫酸鈣晶須為內(nèi)核、彈性體聚氨酯為外層包覆材料所形成的核殼結(jié)構(gòu)對(duì)所述硬質(zhì)塑料料粒進(jìn)行功能化改性。
本實(shí)施例所采用的α-半水硫酸鈣晶須，直徑在2-8μm，長(zhǎng)徑比為3-8，制備方法如下：分別配制好濃度為25wt％的nacl溶液、濃度為25wt％的k2so4溶液，將兩者按體積比3：1 混合后倒入反應(yīng)器中；然后往反應(yīng)器中加入磷石膏和晶型調(diào)控劑，設(shè)定反應(yīng)溫度為95℃，水浴加熱，恒溫反應(yīng)4小時(shí)后，趁熱抽濾，將濾餅放在真空干燥箱干燥，干燥得到α-半水硫酸鈣晶須。其中，磷石膏與熱穩(wěn)定劑溶液的固液質(zhì)量比為1:4；晶型調(diào)控劑的加入量為磷石膏質(zhì)量的0.10％。
上述改性石膏基晶須增強(qiáng)增韌塑料的制備方法，包括如下步驟：
(1)選取上述α-半水硫酸鈣晶須；按質(zhì)量百分比計(jì)，稱取彈性前驅(qū)體乙二醇12％、二異氰酸酯3％、干燥的α-半水硫酸鈣晶須15％、硬質(zhì)塑料料粒68.5％和1.5％的抗氧劑(irganoxb921)；
(2)配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％的kh-550乙醇溶液，量取1％硫酸鈣晶須質(zhì)量的kh-550乙醇溶液，與步驟(1)所備用的硫酸鈣晶須一起加入高速混合機(jī)中，高速混合10min后出料，得到改性后的硫酸鈣晶須溶液；
(3)a、按配比，將彈性前驅(qū)體和改性后的硫酸鈣晶須溶液加入混合機(jī)高速攪拌30-35分鐘使其充分發(fā)生加成聚合反應(yīng)，得到包覆硫酸鈣晶須的彈性體；然后再在高速混合機(jī)中加入繼續(xù)加入硬質(zhì)塑料料粒和抗氧化劑攪拌10-15分鐘后達(dá)到混合均勻后，出料待用；
b、所得到混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中，控制螺桿轉(zhuǎn)速250轉(zhuǎn)/分鐘，溫度200℃，通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒后即得聚氨酯彈性體包覆石膏晶須的增韌增強(qiáng)改性塑料。
實(shí)施例3
一種塑料增強(qiáng)增韌改性石膏基晶須及其制備方法，是硬質(zhì)塑料料粒為基體，采用以α-半水硫酸鈣晶須為內(nèi)核、彈性體聚甲基丙烯酸丁酯為外層包覆材料所形成的核殼結(jié)構(gòu)對(duì)所述硬質(zhì)塑料料粒進(jìn)行功能化改性。
本實(shí)施例所采用的α-半水硫酸鈣晶須，直徑在2-8μm，長(zhǎng)徑比為3-8，制備方法如下：分別配制好濃度為20wt％的nacl溶液、濃度為20wt％的cacl2溶液，將兩者按體積比2：1混合后倒入反應(yīng)器中；然后往反應(yīng)器中加入磷石膏和晶型調(diào)控劑，設(shè)定反應(yīng)溫度為85℃，水浴加熱，恒溫反應(yīng)4小時(shí)后，趁熱抽濾，將濾餅放在真空干燥箱干燥，干燥得到α-半水硫酸鈣晶須。其中，磷石膏與熱穩(wěn)定劑溶液的固液質(zhì)量比為1:4；晶型調(diào)控劑的加入量為磷石膏質(zhì)量的0.10％。
上述改性石膏基晶須增強(qiáng)增韌塑料的制備方法，包括如下步驟：
(1)選取上述α-半水硫酸鈣晶須；按質(zhì)量百分比計(jì)，稱取彈性前驅(qū)體甲基丙烯酸丁酯20％、干燥的α-半水硫酸鈣晶須10％、硬質(zhì)塑料料粒69％和1％的抗氧劑(irganoxb921)；
(2)配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)3％的kh-550乙醇溶液，量取1％硫酸鈣晶須質(zhì)量的kh-550乙醇 溶液，與步驟(1)所備用的硫酸鈣晶須一起加入高速混合機(jī)中，高速混合10min后出料，得到改性后的硫酸鈣晶須溶液；
(3)a、按配比，將彈性前驅(qū)體和改性后的硫酸鈣晶須溶液加入混合機(jī)高速攪拌30-40分鐘使其充分發(fā)生加成聚合反應(yīng)，得到包覆硫酸鈣晶須的彈性體；然后再在高速混合機(jī)中加入繼續(xù)加入硬質(zhì)塑料料粒和抗氧化劑攪拌10-25分鐘后達(dá)到混合均勻后，出料待用；
b、所得到混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中，控制螺桿轉(zhuǎn)速250轉(zhuǎn)/分鐘，溫度200℃，通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒后即得聚甲基丙烯酸丁酯彈性體包覆石膏晶須的增韌增強(qiáng)改性塑料。
實(shí)施例4
一種塑料增強(qiáng)增韌改性石膏基晶須及其制備方法，是硬質(zhì)塑料料粒為基體，采用以α-半水硫酸鈣晶須為內(nèi)核、彈性體聚氨酯為外層包覆材料所形成的核殼結(jié)構(gòu)對(duì)所述硬質(zhì)塑料料粒進(jìn)行功能化改性。
本實(shí)施例所采用的α-半水硫酸鈣晶須，直徑在5-10μm，長(zhǎng)徑比為1-6，制備方法如下：分別配制好濃度為25wt％的nacl溶液、濃度為25wt％的cacl2溶液，將兩者按體積比2：1混合后倒入反應(yīng)器中；然后往反應(yīng)器中加入磷石膏和晶型調(diào)控劑，設(shè)定反應(yīng)溫度為95℃，水浴加熱，恒溫反應(yīng)4小時(shí)后，趁熱抽濾，將濾餅放在真空干燥箱干燥，干燥得到α-半水硫酸鈣晶須。其中，磷石膏與熱穩(wěn)定劑溶液的固液質(zhì)量比為1:8；晶型調(diào)控劑的加入量為磷石膏質(zhì)量的0.10％。
上述改性石膏基晶須增強(qiáng)增韌塑料的制備方法，包括如下步驟：
(1)選取上述α-半水硫酸鈣晶須；按質(zhì)量百分比計(jì)，稱取彈性前驅(qū)體乙二醇12％、二異氰酸酯3％、干燥的α-半水硫酸鈣晶須15％、硬質(zhì)塑料料粒69％和1％的抗氧劑(irganoxb921)；
(2)配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％的kh-550乙醇溶液，量取1％硫酸鈣晶須質(zhì)量的kh-550乙醇溶液，與步驟(1)所備用的硫酸鈣晶須一起加入高速混合機(jī)中，高速混合10min后出料，得到改性后的硫酸鈣晶須溶液；
(3)a、按配比，將彈性前驅(qū)體和改性后的硫酸鈣晶須溶液加入混合機(jī)高速攪拌30-40分鐘使其充分發(fā)生加成聚合反應(yīng)，得到包覆硫酸鈣晶須的彈性體；然后再在高速混合機(jī)中加入繼續(xù)加入硬質(zhì)塑料料粒和抗氧化劑攪拌10-25分鐘后達(dá)到混合均勻后，出料待用；
b、所得到混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中，控制螺桿轉(zhuǎn)速250轉(zhuǎn)/分鐘，溫度200℃，通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒后即得聚氨酯彈性體包覆石膏晶須的增韌增強(qiáng)改性塑料。
實(shí)施例5
一種塑料增強(qiáng)增韌改性石膏基晶須及其制備方法，是硬質(zhì)塑料料粒為基體，采用以α-半水硫酸鈣晶須為內(nèi)核、彈性體聚甲基丙烯酸丁酯為外層包覆材料所形成的核殼結(jié)構(gòu)對(duì)所述硬質(zhì)塑料料粒進(jìn)行功能化改性。
本實(shí)施例所采用的α-半水硫酸鈣晶須，直徑在5-10μm，長(zhǎng)徑比為1-6，制備方法如下：分別配制好濃度為20wt％的nacl溶液、濃度為20wt％的k2so4溶液，將兩者按體積比2：1混合后倒入反應(yīng)器中；然后往反應(yīng)器中加入磷石膏和晶型調(diào)控劑，設(shè)定反應(yīng)溫度為85℃，水浴加熱，恒溫反應(yīng)4小時(shí)后，趁熱抽濾，將濾餅放在真空干燥箱干燥，干燥得到α-半水硫酸鈣晶須。其中，磷石膏與熱穩(wěn)定劑溶液的固液質(zhì)量比為1:4；晶型調(diào)控劑的加入量為磷石膏質(zhì)量的0.10％。
上述改性石膏基晶須增強(qiáng)增韌塑料的制備方法，包括如下步驟：
(1)選取上述α-半水硫酸鈣晶須；按質(zhì)量百分比計(jì)，稱取彈性前驅(qū)體甲基丙烯酸丁酯20％、干燥的α-半水硫酸鈣晶須10％、硬質(zhì)塑料料粒69％和1％的抗氧劑(irganoxb921)；
(2)配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)3％的kh-550乙醇溶液，量取1％硫酸鈣晶須質(zhì)量的kh-550乙醇溶液，與步驟(1)所備用的硫酸鈣晶須一起加入高速混合機(jī)中，高速混合10min后出料，得到改性后的硫酸鈣晶須溶液；
(3)a、按配比，將彈性前驅(qū)體和改性后的硫酸鈣晶須溶液加入混合機(jī)高速攪拌30-40分鐘使其充分發(fā)生加成聚合反應(yīng)，得到包覆硫酸鈣晶須的彈性體；然后再在高速混合機(jī)中加入繼續(xù)加入硬質(zhì)塑料料粒和抗氧化劑攪拌10-25分鐘后達(dá)到混合均勻后，出料待用；
b、所得到混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中，控制螺桿轉(zhuǎn)速250轉(zhuǎn)/分鐘，溫度200℃，通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒后即得聚甲基丙烯酸丁酯彈性體包覆石膏晶須的增韌增強(qiáng)改性塑料。
實(shí)施例6
一種塑料增強(qiáng)增韌改性石膏基晶須及其制備方法，是硬質(zhì)塑料料粒為基體，采用以α-半水硫酸鈣晶須為內(nèi)核、彈性體聚氨酯為外層包覆材料所形成的核殼結(jié)構(gòu)對(duì)所述硬質(zhì)塑料料粒進(jìn)行功能化改性。
本實(shí)施例所采用的α-半水硫酸鈣晶須，直徑在2-8μm，長(zhǎng)徑比為3-8，制備方法如下：分別配制好濃度為30wt％的nacl溶液、濃度為30wt％的k2so4溶液，將兩者按體積比2：1混合后倒入反應(yīng)器中；然后往反應(yīng)器中加入磷石膏和晶型調(diào)控劑，設(shè)定反應(yīng)溫度為95℃，水浴加熱，恒溫反應(yīng)4小時(shí)后，趁熱抽濾，將濾餅放在真空干燥箱干燥，干燥得到α-半水硫 酸鈣晶須。其中，磷石膏與熱穩(wěn)定劑溶液的固液質(zhì)量比為1:8；晶型調(diào)控劑的加入量為磷石膏質(zhì)量的0.10％。
上述改性石膏基晶須增強(qiáng)增韌塑料的制備方法，包括如下步驟：
(1)選取上述α-半水硫酸鈣晶須；按質(zhì)量百分比計(jì)，稱取彈性前驅(qū)體乙二醇15％、二異氰酸酯5％、干燥的α-半水硫酸鈣晶須15％、硬質(zhì)塑料料粒63％和2％的抗氧劑(irganoxb921)；
(2)配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％的kh-550乙醇溶液，量取1％硫酸鈣晶須質(zhì)量的kh-550乙醇溶液，與步驟(1)所備用的硫酸鈣晶須一起加入高速混合機(jī)中，高速混合10min后出料，得到改性后的硫酸鈣晶須溶液；
(3)a、按配比，將彈性前驅(qū)體和改性后的硫酸鈣晶須溶液加入混合機(jī)高速攪拌30-35分鐘使其充分發(fā)生加成聚合反應(yīng)，得到包覆硫酸鈣晶須的彈性體；然后再在高速混合機(jī)中加入繼續(xù)加入硬質(zhì)塑料料粒和抗氧化劑攪拌20-25分鐘后達(dá)到混合均勻后，出料待用；
b、所得到混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中，控制螺桿轉(zhuǎn)速250轉(zhuǎn)/分鐘，溫度200℃，通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒后即得聚氨酯彈性體包覆石膏晶須的增韌增強(qiáng)改性塑料。
實(shí)施例7
一種塑料增強(qiáng)增韌改性石膏基晶須及其制備方法，是硬質(zhì)塑料料粒為基體，采用以α-半水硫酸鈣晶須為內(nèi)核、彈性體丁腈橡膠為外層包覆材料所形成的核殼結(jié)構(gòu)對(duì)所述硬質(zhì)塑料料粒進(jìn)行功能化改性。
本實(shí)施例所采用的α-半水硫酸鈣晶須，直徑在5-10μm，長(zhǎng)徑比為1-6，制備方法如下：分別配制好濃度為20wt％的nacl溶液、濃度為20wt％的cacl2溶液，將兩者按體積比2：1混合后倒入反應(yīng)器中；然后往反應(yīng)器中加入磷石膏和晶型調(diào)控劑，設(shè)定反應(yīng)溫度為85℃，水浴加熱，恒溫反應(yīng)4小時(shí)后，趁熱抽濾，將濾餅放在真空干燥箱干燥，干燥得到α-半水硫酸鈣晶須。其中，磷石膏與熱穩(wěn)定劑溶液的固液質(zhì)量比為1:4；晶型調(diào)控劑的加入量為磷石膏質(zhì)量的0.10％。
上述改性石膏基晶須增強(qiáng)增韌塑料的制備方法，包括如下步驟：
(1)選取上述α-半水硫酸鈣晶須；按質(zhì)量百分比計(jì)，稱取彈性前驅(qū)體丁二烯15％、丙烯腈5％、干燥的α-半水硫酸鈣晶須14％、硬質(zhì)塑料料粒65％和1％的抗氧劑(irganoxb921)；
(2)配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)3％的kh-550乙醇溶液，量取1％硫酸鈣晶須質(zhì)量的kh-550乙醇溶液，與步驟(1)所備用的硫酸鈣晶須一起加入高速混合機(jī)中，高速混合10min后出料， 得到改性后的硫酸鈣晶須溶液；
(3)a、按配比，將彈性前驅(qū)體和改性后的硫酸鈣晶須溶液加入混合機(jī)高速攪拌30-40分鐘使其充分發(fā)生加成聚合反應(yīng)，得到包覆硫酸鈣晶須的彈性體；然后再在高速混合機(jī)中加入繼續(xù)加入硬質(zhì)塑料料粒和抗氧化劑攪拌10-25分鐘后達(dá)到混合均勻后，出料待用；
b、所得到混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中，控制螺桿轉(zhuǎn)速250轉(zhuǎn)/分鐘，溫度200℃，通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒后即得丁腈橡膠彈性體包覆石膏晶須的增韌增強(qiáng)改性塑料。
實(shí)施例8
一種塑料增強(qiáng)增韌改性石膏基晶須及其制備方法，是硬質(zhì)塑料料粒為基體，采用以α-半水硫酸鈣晶須為內(nèi)核、彈性體丁腈橡膠為外層包覆材料所形成的核殼結(jié)構(gòu)對(duì)所述硬質(zhì)塑料料粒進(jìn)行功能化改性。
本實(shí)施例所采用的α-半水硫酸鈣晶須，直徑在2-8μm，長(zhǎng)徑比為3-8，制備方法如下：分別配制好濃度為30wt％的nacl溶液、濃度為30wt％的cacl2溶液，將兩者按體積比4：1混合后倒入反應(yīng)器中；然后往反應(yīng)器中加入磷石膏和晶型調(diào)控劑，設(shè)定反應(yīng)溫度為85℃，水浴加熱，恒溫反應(yīng)4小時(shí)后，趁熱抽濾，將濾餅放在真空干燥箱干燥，干燥得到α-半水硫酸鈣晶須。其中，磷石膏與熱穩(wěn)定劑溶液的固液質(zhì)量比為1:8；晶型調(diào)控劑的加入量為磷石膏質(zhì)量的0.10％。
上述改性石膏基晶須增強(qiáng)增韌塑料的制備方法，包括如下步驟：
(1)選取上述α-半水硫酸鈣晶須；按質(zhì)量百分比計(jì)，稱取彈性前驅(qū)體丁二烯12％、丙烯腈8％、干燥的α-半水硫酸鈣晶須19％、硬質(zhì)塑料料粒60％和1％的抗氧劑(irganoxb921)；
(2)配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％的kh-550乙醇溶液，量取1％硫酸鈣晶須質(zhì)量的kh-550乙醇溶液，與步驟(1)所備用的硫酸鈣晶須一起加入高速混合機(jī)中，高速混合10min后出料，得到改性后的硫酸鈣晶須溶液；
(3)a、按配比，將彈性前驅(qū)體和改性后的硫酸鈣晶須溶液加入混合機(jī)高速攪拌35-40分鐘使其充分發(fā)生加成聚合反應(yīng)，得到包覆硫酸鈣晶須的彈性體；然后再在高速混合機(jī)中加入繼續(xù)加入硬質(zhì)塑料料粒和抗氧化劑攪拌10-15分鐘后達(dá)到混合均勻后，出料待用；
b、所得到混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中，控制螺桿轉(zhuǎn)速250轉(zhuǎn)/分鐘，溫度200℃，通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒后，即得丁腈橡膠彈性體包覆石膏晶須的增韌增強(qiáng)改性塑料。
同樣，實(shí)施例2-8制備出的改性石膏基晶須增強(qiáng)增韌塑料在23℃抗沖強(qiáng)度比改性前提升≥30％，而增韌增強(qiáng)改性成本降低約40％，另外改性硬質(zhì)塑料制品半球反射、發(fā)射率 ≥80％，隔熱溫差≥10℃。
本發(fā)明是在硬質(zhì)塑料聚合物中加入理想尺寸的硫酸鈣晶須，晶須表面經(jīng)憎水改性和彈性前驅(qū)體聚合包覆，形成的彈性體包覆無機(jī)剛性粒子結(jié)構(gòu)，對(duì)硬質(zhì)塑料的力學(xué)和隔熱性能進(jìn)行功能化改性，具有優(yōu)良的增強(qiáng)增韌效果。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變換，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。