硫酸钙晶须/密胺树脂空心球材料的制备方法及其用途技术

本发明专利技术提供了一种轻量化高强度井盖用CaSO4w/MF空心球材料的制备方法，其包括如下步骤：Nano‑CaCO3预处理、CaSO4w预处理、Nano‑CaCO3/CaSO4w/MF复合粒子制备、Nano‑CaCO3/CaSO4w/MF空心球材料的制备。与现有技术相比，本发明专利技术具有如下的有益效果：1、利用Nano‑CaCO3作为成孔材料，有效解决传统井盖材料重量重，安装难等问题；2、利用CaSO4w特有的纤维状结构，当受到外力作用容易产生形变，吸收冲击震动能量，而且材料中裂纹或孔径扩展过程中遇到晶须会受到阻碍，裂纹和孔径得到抑制从而克服Nano‑CaCO3成孔带来的材料性能的影响，有效提高材料力学性能。3、以密胺树脂(MF)作为基体材料，具有原材料易得，成型工艺简单，容易产业化生产等优点。

【技术实现步骤摘要】
硫酸钙晶须/密胺树脂空心球材料的制备方法及其用途
本专利技术涉及一种硫酸钙晶须/密胺树脂空心球材料的制备方法及其用途，属于轻量化高强度材料

技术介绍
近年来，随着城镇化的发展和国家对基础设施投资建设力度的加大，无论是大城市、小城市还是村镇，只要有供水系统、排水系统、供电系统和通信系统等公共设施的地方，就需要安装检查井，据统计：全国每年新增和更换井盖数量至少在1000万个以上。传统井盖主要有铸铁井盖、水泥井盖、复合井盖等几类，但都普遍存在自身比重大、运输安装困难，韧性差、容易脆裂以及成型加工周期长、容易弹跳噪音大等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服传统井盖上述问题。提供一种井盖用轻量化高强度C硫酸钙晶须/密胺树脂空心球材料的制备方法，为上述问题提供可行性高、安全可靠的解决方案。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供了一种硫酸钙晶须/密胺树脂空心球材料的制备方法，其包括如下步骤：将纳米碳酸钙粉体在100℃下真空干燥后，加入分散剂和偶联剂A，反应后得到疏水型纳米碳酸钙粉；将硫酸钙晶须在110℃下真空干燥后，与偶联剂B的有机醇溶液混合，在80℃下回流反应后，真空干燥，得到疏水型硫酸钙颗粒；将所述疏水型纳米碳酸钙粉和疏水型硫酸钙颗粒加入去离子水中，在60℃下分散均匀，加入三聚氰胺和甲醛水溶液，在75℃下溶解后，调节pH值为8～9，反应后，得到含有纳米碳酸钙和硫酸钙晶须的密胺树脂预聚体，将所述密胺树脂预聚体升温至70～80℃后，调节pH为3～4，反应后，得到纳米碳酸钙/硫酸钙晶须/密胺树脂复合材料；将所述纳米碳酸钙/硫酸钙晶须/密胺树脂复合材料加入去离子水中，分散均匀后，在3000rpm的转速下离心，进行固液分离，收集固体部分，洗涤后加入盐酸，反应后用90℃的热水洗涤至中性，烘干，得到所述硫酸钙晶须/密胺树脂空心球材料。作为优选方案，所述纳米碳酸钙粉体呈球形结构，平均粒径不超过50nm，比表面积不低于35m2/g。作为优选方案，所述分散剂的加入量为纳米碳酸钙粉体重量的4％，所述偶联剂的加入量为纳米碳酸钙粉体重量的5％。作为优选方案，所述分散剂为硬脂酸，所述偶联剂A为铝酸酯偶联剂。作为优选方案，所述硫酸钙晶须呈纤维状单晶结构，平均直径为2～5μm，平均长径比不低于70。作为优选方案，所述偶联剂B的有机醇溶液为硅烷偶联剂的甲醇溶液，其中，硅烷偶联剂在溶液中的质量分数为5～10％。作为优选方案，所述疏水型纳米碳酸钙粉和硫酸钙晶须的总添加量为30重量份，所述三聚氰胺的添加量为20～30重量份；所述甲醛水溶液的添加量为40～50重量份。作为优选方案，所述疏水型纳米碳酸钙粉和硫酸钙晶须的重量比为(2～5):1。作为优选方案，所述甲醛水溶液的质量分数为35～45％。作为优选方案，所述盐酸的浓度为0.1～0.5mol/L。一种由前述制备方法得到的硫酸钙晶须/密胺树脂空心球材料在井盖制造中的用途。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、利用纳米CaCO3粉体(Nano-CaCO3粉体)作为成孔材料，有效解决传统井盖材料重量重，安装难等问题；2、利用CaSO4晶须(CaSO4w)特有的纤维状结构，当受到外力作用容易产生形变，吸收冲击震动能量，而且材料中裂纹或孔径扩展过程中遇到晶须会受到阻碍，裂纹和孔径得到抑制从而克服纳米CaCO3成孔带来的材料性能的影响，有效提高材料力学性能；3、以密胺树脂(MF)作为基体材料，具有原材料易得，成型工艺简单，容易产业化生产等优点。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为采用本专利技术实施例1中Nano-CaCO3/CaSO4w/MF空心球材料制备的井盖断面电镜扫描图；图2为MF材料井盖断面电镜扫描图；具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。实施例1本专利技术提供了一种井盖用轻量化高强度CaSO4w/MF空心球材料的制备方法，其包括如下步骤：S1、Nano-CaCO3预处理：取一定质量的Nano-CaCO3粉体在100℃温度条件下真空干燥24h，加入高速混合机搅拌0.5h，分别加入质量分数4％的硬脂酸和质量分数5％的铝酸酯偶联剂，高速搅拌1h后出料备用，制得疏水型Nano-CaCO3；S2、CaSO4w预处理取一定质量的CaSO4w粉体在110℃温度条件下真空干燥12h，将CaSO4w粉体与10％硅烷偶联剂甲醇溶液混合，在80℃下进行回流反应6h后，真空干燥，制得疏水型CaSO4w；S3、Nano-CaCO3/CaSO4w/MF复合粒子制备；在三口烧瓶中分别加入去离子水和上述S1、S2制得的疏水型30gNano-CaCO3和CaSO4w(Nano-CaCO3：CaSO4w为2:1)，水浴加热至60℃，搅拌使其溶解.将三聚氰胺20g、40g甲醛水溶液(甲醛质量分数为35％)分别三口烧瓶中混合，在70℃下加热直到全部溶解，加入碱性pH值调节剂AMP-95，调节pH值为8，反应2h，得到含Nano-CaCO3/CaSO4w密胺树脂预聚体；继续搅拌加热升温至70℃后，向含Nano-CaCO3/CaSO4w密胺树脂预聚体中滴入酸性pH值调节剂山梨酸至pH值为3，反应2h，用去离子水反复洗涤至中性，烘干得到的白色粉末状即为Nano-CaCO3/CaSO4w/MF复合粒子。S4、CaSO4w/MF空心球材料的制备取20g上述S3制得的Nano-CaCO3/CaSO4w/MF复合粒子，加入15mL去离子水混合均匀后置于高速离心机，在3000r/min的条件下离心1h，然后倒出上层液体，在底部沉淀物中加入15mL去离子水，混合均匀后再次离心，重复5次，然后在底部沉淀物中加入100mL浓度为0.1mol/L的盐酸，搅拌均匀反应12h，然后用90℃的热水反复洗涤至中性，烘干即可制得聚合物纳米空心球。经加热成型性能检测，材料密度为1.12g/cm3，简支梁缺口冲击强度为2.16kJ/m2，扫描电镜如图1所示，由图1可以看出，MF材料中均匀分布着CaSO4w及孔洞，这说明MF材料中的Nano-CaCO3成功被盐酸溶液侵蚀，留下孔洞，同时CaSO4w均匀分布在孔洞周围，有效提高材料力学性能。实施例2本专利技术提供了一种井盖用轻量化高强度CaSO4w/MF空心球材料的制备方法，其包括如下步骤：S1、Nano-CaCO3预处理：取一定质量的Nano-CaCO3粉体在100℃温度条件下真空干燥24h，加入高速混合机搅拌0.5h，分别加入质量分数4％的硬脂酸和质量分数5％的铝酸酯偶联剂，高速搅拌1h后出料备用，制得疏水型Nano-CaCO3；S2、CaSO4w预处理取一定质量的CaSO4w粉体在110℃温度条件下真空干燥12h，将CaSO4w粉体与9％硅烷偶联剂甲醇溶液混合，在80℃下进行回流反应6h后，真空干燥，制得疏水型CaSO4w；S3、Nano-CaCO3/CaSO4w/MF复合粒子制备；在三口烧瓶中分别加入去离子水和上述S1、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硫酸钙晶须/密胺树脂空心球材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将纳米碳酸钙粉体在100℃下真空干燥后，加入分散剂和偶联剂A，反应后得到疏水型纳米碳酸钙粉；将硫酸钙晶须在110℃下真空干燥后，与偶联剂B的有机醇溶液混合，在80℃下回流反应后，真空干燥，得到疏水型硫酸钙颗粒；将所述疏水型纳米碳酸钙粉和疏水型硫酸钙颗粒加入去离子水中，在60℃下分散均匀，加入三聚氰胺和甲醛水溶液，在75℃下溶解后，调节pH值为8～9，反应后，得到含有纳米碳酸钙和硫酸钙晶须的密胺树脂预聚体，将所述密胺树脂预聚体升温至70～80℃后，调节pH为3～4，反应后，得到纳米碳酸钙/硫酸钙晶须/密胺树脂复合材料；将所述纳米碳酸钙/硫酸钙晶须/密胺树脂复合材料加入去离子水中，分散均匀后，在3000rpm的转速下离心，进行固液分离，收集固体部分，洗涤后加入盐酸，反应后用90℃的热水洗涤至中性，烘干，得到所述纳米碳酸钙/硫酸钙晶须/密胺树脂空心球材料。

【技术特征摘要】
1.一种硫酸钙晶须/密胺树脂空心球材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将纳米碳酸钙粉体在100℃下真空干燥后，加入分散剂和偶联剂A，反应后得到疏水型纳米碳酸钙粉；将硫酸钙晶须在110℃下真空干燥后，与偶联剂B的有机醇溶液混合，在80℃下回流反应后，真空干燥，得到疏水型硫酸钙颗粒；将所述疏水型纳米碳酸钙粉和疏水型硫酸钙颗粒加入去离子水中，在60℃下分散均匀，加入三聚氰胺和甲醛水溶液，在75℃下溶解后，调节pH值为8～9，反应后，得到含有纳米碳酸钙和硫酸钙晶须的密胺树脂预聚体，将所述密胺树脂预聚体升温至70～80℃后，调节pH为3～4，反应后，得到纳米碳酸钙/硫酸钙晶须/密胺树脂复合材料；将所述纳米碳酸钙/硫酸钙晶须/密胺树脂复合材料加入去离子水中，分散均匀后，在3000rpm的转速下离心，进行固液分离，收集固体部分，洗涤后加入盐酸，反应后用90℃的热水洗涤至中性，烘干，得到所述纳米碳酸钙/硫酸钙晶须/密胺树脂空心球材料。2.如权利要求1所述的硫酸钙晶须/密胺树脂空心球材料的制备方法，其特征在于，所述纳米碳酸钙粉体呈球形结构，平均粒径不超过50nm，比表面积不低于35m2/g。3.如权利要求1所述的硫酸钙晶须/密胺树脂空心球材料的制备方法，其特征在于，所述分散剂的加入量为纳米碳酸钙粉体重量的4...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞来，胡家朋，林皓，付兴平，徐婕，
申请(专利权)人：晋江瑞碧科技有限公司，武夷学院，
类型：发明
国别省市：福建,35