磺酸根改性玄武岩鳞片及其制备方法和应用与流程

本发明涉及材料，尤其涉及一种磺酸根改性玄武岩鳞片及其制备方法和应用。

背景技术：

1、玄武岩鳞片是一种低成本、高性能的低碳环保材料，其主要成分包括二氧化硅、氧化铝、铁氧化物、氧化钙、氧化镁、氧化钠、二氧化钛等，其中，二氧化硅和氧化铝分别占50%-60%和13%-16%左右。

2、玄武岩鳞片是一种无机鳞片材料，表面具有一定量的硅羟基，亲水疏油，与有机树脂的界面相容性较差。同时玄武岩鳞片比重较大，在涂料中分散稳定性较差、排布方式不受控，易发生团聚和沉降，使玄武岩鳞片与树脂界面不能理想地结合，导致涂层整体性能下降。

3、玄武岩鳞片添加进超高分子量聚乙烯等材料中时，因为基体为有机物，玄武岩鳞片为无机物，所以两者的相容性较差，玄武岩鳞片会倾向团聚，导致玄武岩鳞片在基体中分散不均匀，影响起润滑性能。

4、因此，寻找一种有利于在基体中均匀分散的玄武岩鳞片成为现在的研究的热点。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题中的至少之一，本发明提供了一种磺酸根改性玄武岩鳞片及其制备方法和应用，通过对玄武岩鳞片进行处理，使其表面具有带负电的磺酸根基团，从而实现减少玄武岩鳞片的团聚现象。

2、作为一个方面，本发明提供了一种磺酸根改性玄武岩鳞片的制备方法，包括：将玄武岩鳞片与含有巯基的硅烷偶联剂反应，制备巯基改性玄武岩鳞片；在催化剂的作用下，磺酸盐与巯基改性玄武岩鳞片进行反应，制备磺酸根改性玄武岩鳞片。

3、在本发明的一些实施例中，其中，制备巯基改性玄武岩鳞片的步骤中，玄武岩鳞片与含有巯基的硅烷偶联剂的质量比为1:(0.01-10)，例如，可以是1:0.6、1:1.9、1:2.7、1:3.9、1:4.8、1:5.4、1:6.7、1:7.9、1:8.7、1:9.3、1:9.8等；和/或，反应温度为80-100℃，例如，可以是81℃、84℃、87℃、89℃、93℃、96℃、98℃、99℃等；和/或，反应时间为1-5h，例如，可以是1.3h、1.8h、2.1h、2.6h、3.3h、3.9h、4.3h、4.7h、4.9h等。

4、在本发明的一些实施例中，其中，含有巯基的硅烷偶联剂包括(3-巯丙基)三乙氧基硅烷、(3-巯丙基)三甲氧基硅烷中的至少一种。

5、在本发明的一些实施例中，其中，制备磺酸根改性玄武岩鳞片的步骤中，巯基改性玄武岩鳞片、磺酸盐、催化剂三者之间的质量比为1:(0.1-1):(0.01-0.2)，例如，可以是1:0.36:0.06、1:0.45:0.09、1:0.58:0.12、1:0.67:0.14、1:0.76:0.16、1:0.89:0.18、1:0.97:0.19等；和/或，反应温度为110-120℃，例如，可以是111.6℃、112.8℃、113.7℃、114.9℃、115.8℃、116.4℃、117.6℃、119.8℃等；和/或，反应时间为1-24h，例如，可以是1.6h、3.7h、5.8h、7.9h、9.6h、11.4h、13.9h、15.6h、16.8h、17.7h、18.9h、21.6h、23.9h等；和/或，催化剂包括碘化钠、碘化钾中的至少一种。

6、在本发明的一些实施例中，其中，磺酸盐为卤代烃磺酸盐。

7、在本发明的一些实施例中，其中，卤代烃磺酸盐为4-氯-1-羟基丁烷磺酸钠。

8、在本发明的一些实施例中，其中，还包括：将玄武岩鳞片使用强碱溶液处理。

9、在本发明的一些实施例中，其中，强碱溶液中，强碱的质量分数的1-40%，例如，可以是2.3%、6.8%、12.9%、19.8%、23.7%、32.8%、38.9%等；和/或，强碱溶液包括氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液中的至少一种。

10、作为另一个方面，本发明提供了一种如上述的磺酸根改性玄武岩鳞片的制备方法得到的磺酸根改性玄武岩鳞片。

11、作为再一个方面，本发明提供了一种如上述的磺酸根改性玄武岩鳞片在聚乙烯材料中的应用。

12、本发明实施例的技术方案具有如下优点：

13、本发明实施例的磺酸根改性玄武岩鳞片的制备方法，通过对玄武岩鳞片表面进行磺酸化的改性，使其表面带有磺酸根；由于磺酸根带负电，根据同种电荷相互排斥的原理，表面磺酸根改性的玄武岩鳞片不易发生团聚，从而进一步有利于其在基体中均匀分散。

14、具体地，通过对玄武岩鳞片进行强碱浸泡处理，可以去除玄武岩鳞片中的油污等杂质，同时碱溶液可以刻蚀其表面，使玄武岩鳞片的表面具有更多可与硅烷偶联剂反应的羟基；经过强碱溶液处理的玄武岩鳞片与含有巯基的硅烷偶联剂在乙醇溶液中混合加热，使硅烷偶联剂与玄武岩鳞片反应，硅烷偶联剂以硅氧键连接到玄武岩鳞片表面上，玄武岩鳞片表面带有巯基，得到巯基改性玄武岩鳞片；巯基改性玄武岩鳞片与磺酸盐发生取代反应，形成碳-硫键，玄武岩鳞片表面带有磺酸根基团，玄武岩鳞片表面的负电性进一步加强。由于同种电荷相互排斥，玄武岩鳞片变得不易发生团聚。

15、此外，本发明实施例的磺酸根改性玄武岩鳞片的制备方法具有简单可行，可操作性强的特点。

技术特征：

1.一种磺酸根改性玄武岩鳞片的制备方法，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备巯基改性玄武岩鳞片的步骤中，

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，制备磺酸根改性玄武岩鳞片的步骤中，

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，

9.一种如权利要求1-8任一项所述的磺酸根改性玄武岩鳞片的制备方法得到的磺酸根改性玄武岩鳞片。

10.一种如权利要求9所述的磺酸根改性玄武岩鳞片在聚乙烯材料中的应用。

技术总结本发明涉及材料技术领域，具体为一种磺酸根改性玄武岩鳞片及其制备方法和应用，包括：将玄武岩鳞片与含有巯基的硅烷偶联剂反应，制备巯基改性玄武岩鳞片；在催化剂的作用下，磺酸盐与巯基改性玄武岩鳞片进行反应，制备磺酸根改性玄武岩鳞片。本发明实施例的制备方法通过对玄武岩鳞片表面进行磺酸化改性，使其表面带有磺酸根；由于磺酸根带负电，根据同种电荷相互排斥的原理，表面磺酸根改性的玄武岩鳞片不易发生团聚，从而进一步有利于其在基体中均匀分散。技术研发人员：唐梓健,伍巍,胡涛,李江波,蓝建勇,李小磊,伍德民受保护的技术使用者：季华实验室技术研发日：技术公布日：2024/7/11