一种磷石膏表面羟基化和疏水改性的方法及磷石膏技术

本发明专利技术公开了一种磷石膏表面羟基化和疏水改性的方法及磷石膏，涉及材料改性技术领域；包括以下步骤：将磷石膏磨细，再用试验筛筛分，得到超细磷石膏；将超细磷石膏放入梯度炉中煅烧，得到超细无水磷石膏；在水相中，用氢氧化钠和硫酸钠对超细无水磷石膏进行羟基化，得到羟基化的磷石膏；在乙醇相中，用表面改性剂对羟基化的磷石膏进行表面改性，得到表面疏水的磷石膏。的磷石膏。的磷石膏。

【技术实现步骤摘要】
一种磷石膏表面羟基化和疏水改性的方法及磷石膏


[0001]本专利技术涉及材料改性
，具体是一种磷石膏表面羟基化和疏水改性的方法及磷石膏。

技术介绍

[0002]磷石膏是磷化工企业采用湿法工艺，在磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣，湿法生产1t磷酸就会副产5t左右磷石膏。磷石膏主要成分为二水硫酸钙，此外还含有未分解完的磷矿、氟化物、磷酸、有机质、酸不溶物、铁铝化合物等杂质。磷石膏堆存占用大量耕地，同时因含有氟化物、五氧化二磷、磷酸盐等杂质会产生大量污染物，破坏了地表生态环境。磷石膏的综合利用势在必行，迫在眉睫。
[0003]目前国内外磷石膏综合利用方式主要有：用磷石膏替代天然石膏作为水泥缓凝剂，制备石膏砌块、石膏板材、粉刷石膏、α型高强石膏等建材石膏以及制备建筑石膏粉，用作土壤调理剂，用作路基材料，制硫酸联产水泥，制备硫酸铵，制备硫酸钙晶须等。磷石膏成本低，来源广泛，并具有良好的热稳定性和化学稳定性、高的机械强度等特点。因此，磷石膏可以替代部分轻质碳酸钙和重质碳酸钙作为塑料或橡胶的填料用于高分子材料中制备复合材料。既能变废为宝解决环境问题，又能降低复合材料生产成本提升材料性能，可作为磷石膏综合利用的一大途径。但是磷石膏在高分子领域应用存在以下的问题：
[0004](1)磷石膏杂质成分复杂，因磷矿资源的不同会导致生产的磷石膏品质不均一，导致产品质量不稳定；(2)磷石膏与聚合物的界面性能差异性大，直接共混，易相互团聚，在高分子材料基体中分散不均匀，材料在受力过程中则易从基体中剥落和团聚，起不到增韧效果，会导致这些有机
‑
无机复合材料的性能下降。
[0005]为了解决磷石膏与聚合物相容性问题，使其能够均匀分散到基体中，使磷石膏之间相互牵搭并能与基体牢固黏结是关键。目前，主要常采用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和硬脂酸(钙)等对磷石膏进行有机改性，使磷石膏表面疏水，降低极性，再与聚合物共混制备复合材料。表面改性剂改性的机理是基于表面改性剂与磷石膏表面的羟基反应，从而在在磷石膏表面引入有机链，达到疏水改性的效果。疏水改性的效果依赖于磷石膏表面的羟基含量，最后决定了表面改性剂有机链在磷石膏表面的接枝率。磷石膏成分复杂，磷石膏表面的羟基较少，同时羟基易与其他分子形成氢键，导致磷石膏表面的羟基失活，降低了磷石膏与表面改性剂反应效果。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种磷石膏表面羟基化和疏水改性的方法及磷石膏，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种磷石膏表面羟基化和疏水改性的方法，包括以下步骤：
[0009]将磷石膏磨细，再用试验筛筛分，得到超细磷石膏；
[0010]将超细磷石膏放入梯度炉中煅烧，得到超细无水磷石膏；
[0011]在水相中，用氢氧化钠和硫酸钠对超细无水磷石膏进行羟基化，得到羟基化的磷石膏；
[0012]在乙醇相中，用表面改性剂对羟基化的磷石膏进行表面改性，得到表面疏水的磷石膏。
[0013]作为本专利技术进一步的方案：所述磷石膏为磷化工湿法工艺的固体废渣。
[0014]作为本专利技术再进一步的方案：所述试验筛的目数为100目以上。
[0015]作为本专利技术再进一步的方案：超细磷石膏煅烧温度为400
‑
650℃，煅烧时间为4
‑
6h。
[0016]作为本专利技术再进一步的方案：超细无水磷石膏与氢氧化钠的质量比范围为2：1至8：1，超细无水磷石膏与硫酸钠的质量比范围为6：1至24：1。
[0017]作为本专利技术再进一步的方案：羟基化的磷石膏与表面改性剂的质量比范围为10：1至40：1；表面改性剂是钛酸酯、硅烷偶联剂、硬脂酸三者中任一中。
[0018]作为本专利技术再进一步的方案：将磷石膏磨细，再用试验筛筛分，得到超细磷石膏的步骤，具体包括：
[0019]将磷石膏磨细，烘干，再用100目以上标准试验筛筛分，得到超细磷石膏。
[0020]作为本专利技术再进一步的方案：将超细磷石膏放入梯度炉中煅烧，得到超细无水磷石膏的步骤，具体包括：
[0021]将超细磷石膏放入梯度炉中，在400
‑
600℃下煅烧4
‑
6h，得到超细无水磷石膏。
[0022]作为本专利技术再进一步的方案：在水相中，用氢氧化钠和硫酸钠对磷石膏进行羟基化，得到羟基化的磷石膏的步骤，具体包括：
[0023]氢氧化钠和硫酸钠加入到去离子水中，得到氢氧化钠和硫酸钠水溶液；
[0024]在保护气氛下，25℃下，将磷石膏与氢氧化钠和硫酸钠水溶液搅拌混合，得到混合液；
[0025]将上述混合液依次进行过滤、洗涤和干燥处理，得到羟基化磷石膏。
[0026]作为本专利技术再进一步的方案：在乙醇相中，用表面改性剂对超细无水磷石膏进行表面改性，得到表面疏水的磷石膏的步骤，具体包括：
[0027]将表面改性剂和去离子水加入到乙醇中，得到表面改性剂乙醇溶液；
[0028]在保护气氛下，将表面改性剂乙醇溶液加热至30
‑
70℃后，再与羟基化磷石膏进行搅拌混合，得到混合液；
[0029]将上述混合液依次进行过滤、洗涤和干燥处理，得到表面疏水的磷石膏。
[0030]本专利技术另一目的是提供一种磷石膏，包括：一种如上述磷石膏表面羟基化和疏水改性的方法制得的磷石膏。
[0031]所述磷石膏表面包覆有疏水性有机链。
[0032]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：利用氢氧化钠与磷石膏反应，使磷石膏表面的羟基量增加，表面改性剂再与磷石膏表面的羟基反应，从而可以将表面改性剂的有机链接枝到磷石膏表面。本专利技术实施例提供的表面疏水性改性磷石膏由于接枝有表面改性剂的有机链，故将该表面疏水磷石膏填充到高分子材料中时，接枝的有机链可以与高分子材料可以产生相互缠绕，使得表面疏水磷石膏与高分子材料之间具有更好的兼容性和亲和
力，从而可以起到较好的传递应力的效果，以提高高分子材料的力学性能。
附图说明
[0033]图1为本专利技术实施例1超细无水磷石膏的扫描电子显微镜照片。
[0034]图2为本专利技术实施例1制得的羟基化磷石膏的扫描电子显微镜照片。
[0035]图3为本专利技术实施例1制得的表面疏水磷石膏的扫描电子显微镜照片。
[0036]图4为本专利技术的超细无水磷石膏的接触角的光学照片。
[0037]图5为本专利技术的羟基化磷石膏接触角的光学照片。
[0038]图6为本专利技术实施例1制得的表面疏水磷石膏的接触角的光学照片。
[0039]图7为本专利技术实施例2制得的表面疏水磷石膏的接触角的光学照片。
[0040]图8为本专利技术实施例3制得的表面疏水磷石膏的接触角的光学照片。
[0041]图9为本专利技术实施例4制得的表面疏水磷石膏的接触角的光学照片。
[0042]图10为本专利技术实施例5制得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷石膏表面羟基化和疏水改性的方法，其特征在于，包括以下步骤：将磷石膏磨细，再用试验筛筛分，得到超细磷石膏；将超细磷石膏放入梯度炉中煅烧，得到超细无水磷石膏；在水相中，用氢氧化钠和硫酸钠对超细无水磷石膏进行羟基化，得到羟基化的磷石膏；在乙醇相中，用表面改性剂对羟基化的磷石膏进行表面改性，得到表面疏水的磷石膏。2.根据权利要求1所述的磷石膏表面羟基化和疏水改性的方法，其特征在于，所述磷石膏为磷化工湿法工艺的固体废渣。3.根据权利要求1所述的磷石膏表面羟基化和疏水改性的方法，其特征在于，所述试验筛的目数为100目以上。4.根据权利要求1所述的磷石膏表面羟基化和疏水改性的方法，其特征在于，超细磷石膏煅烧温度为400
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650℃，煅烧时间为4
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6h。5.根据权利要求1所述的磷石膏表面羟基化和疏水改性的方法，其特征在于，超细无水磷石膏与氢氧化钠的质量比范围为2：1至8：1，超细无水磷石膏与硫酸钠的质量比范围为6：1至24：1。6.根据权利要求1所述的磷石膏表面羟基化和疏水改性的方法，其特征在于，羟基化的磷石膏与表面改性剂的质量比范围为10：1至40：1；表面改性剂是钛酸酯、硅烷偶联剂、硬脂酸三者中任一种。7.根据权利要求1
‑
6任一所述的磷石膏表面羟基化和疏水改性的方法，其特征在于，将磷石膏磨细，再用试验筛筛分，得到超细磷石膏的步骤，具体包括：将磷石膏磨细，烘干，再用100目以上标准试验筛筛分，得到超细磷石膏。8.根据权利要求1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢贵明，刘浩，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：