本發明涉及一種高分子改性硅灰石及其制備方法和在改善高分子材料性能中的應用，屬于硅灰石改性。

背景技術：

1、硅灰石，化學式為casio3，是一種天然存在的硅酸鈣礦物。它以其優異的物理和化學性能而聞名，如高白度、良好的熱穩定性、化學惰性和機械強度等。這些特性使得硅灰石在陶瓷、塑料、涂料、橡膠等多個領域有著廣泛的應用。然而，未經處理的硅灰石在某些應用中存在局限性，例如與有機材料的相容性較差，限制了其在復合材料中的使用效率。

2、近年來，隨著材料科學的發展，對硅灰石進行表面改性成為研究熱點之一。通過化學或物理方法對硅灰石表面進行改性，可以顯著改善其分散性、增強與基體材料之間的界面結合力，從而提高復合材料的整體性能。使用小分子改性劑對硅灰石進行改性，是提高其在復合材料中應用性能的一種常見方法。小分子改性劑通常包括硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、脂肪酸及其衍生物等。其機理是小分子改性劑能夠通過化學或物理作用在硅灰石表面形成一層親油性的薄膜，從而改善硅灰石與有機聚合物之間的相容性，使得硅灰石更易于在聚合物基體中均勻分散，相對于一些復雜的改性方法，小分子改性劑的成本較低，操作簡便，例如，專利cn?1462775a公開了“利用酞酸酯偶聯劑tc-114和無水二甲苯作為改性劑，對硅灰石進行改性，使得原本的親水疏油性變為疏水親油性”。專利cn111925218a公開了“采用偶聯劑對硅灰石進行改性，可以進一步增加硅灰石表面的親無機基團，增加硅灰石與陶瓷原料中無機材料的結合”。

3、然而，小分子改性劑的分子量較小，可能無法完全覆蓋硅灰石顆粒表面，導致改性效果有限，尤其是在高填充量的情況下，可能會出現團聚現象，影響復合材料的整體性能。

技術實現思路

1、發明目的：為了解決上述技術問題，本發明提供了一種高分子改性硅灰石及其制備方法和在改善高分子材料性能中的應用，所述高分子改性硅灰石能夠顯著改善高分子材料的力學性能。

2、技術方案：為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

3、一種高分子改性硅灰石，所述高分子改性硅灰石主要是由大分子高聚合物對硅灰石進行改性所得。

4、作為具體實施方案，所述大分子高聚合物與硅灰石的質量比為(1-6)：30。

5、作為具體實施方案，所述大分子高聚合物選自環氧樹脂，聚氨酯pu和熱塑性聚氨酯tpu中的一種或幾種的組合。

6、進一步的，所述環氧樹脂的分子量為200-600；所述聚氨酯的分子量為4000-8000；熱塑性聚氨酯的分子量為30000-40000。

7、本發明還提供了所述的高分子改性硅灰石的制備方法，包括以下步驟：

8、將硅灰石與大分子高聚合物混合，高速攪拌，得到所述高分子改性劑硅灰石。

9、作為具體實施方案，所述高速攪拌的條件為：轉速為1000-2000r/min，溫度為100-150℃。

10、本發明還提供了所述的高分子改性硅灰石在改善高分子材料力學性能中的應用。

11、本發明最后提供了一種改善高分子材料力學性能的方法，包括將所述的高分子改性硅灰石與高分子材料混煉。

12、作為具體實施方案，所述高分子改性硅灰石與高分子材料的質量比為30：(60-70)。

13、作為具體實施方案，所述高分子材料選自高密度聚乙烯hdpe。

14、技術效果：與現有技術相比，本發明提出了一種使用大分子改性劑來對硅灰石進行改性的方法。由于大分子改性劑分子量較大，可以在硅灰石表面形成一層較厚的改性層，能夠有效提高其在聚合物基體中的分散性。大分子改性劑其分子鏈更長，對硅灰石表面包覆更強，增強硅灰石與聚合物基體之間的相容性，從而提高復合材料的界面強度。

技術特征：

1.一種高分子改性硅灰石，其特征在于，所述高分子改性硅灰石主要是由大分子高聚合物對硅灰石進行改性所得。

2.根據權利要求1所述的高分子改性硅灰石，其特征在于，所述大分子高聚合物與硅灰石的質量比為(1-6)：30。

3.根據權利要求1所述的高分子改性硅灰石，其特征在于，所述大分子高聚合物選自環氧樹脂，聚氨酯和熱塑性聚氨酯中的一種或幾種的組合。

4.根據權利要求1所述的高分子改性硅灰石，其特征在于，所述環氧樹脂的分子量為200-600；所述聚氨酯的分子量為4000-8000；熱塑性聚氨酯的分子量為30000-40000。

5.權利要求1-4任一項所述的高分子改性硅灰石的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

6.根據權利要求5所述的高分子改性硅灰石的制備方法，其特征在于，所述高速攪拌的條件為：轉速為1000-2000r/min，溫度為100-150℃。

7.權利要求1-4任一項所述的高分子改性硅灰石在改善高分子材料力學性能中的應用。

8.一種改善高分子材料力學性能的方法，其特征在于，包括將權利要求1-4任一項所述的高分子改性硅灰石與高分子材料混煉。

9.根據權利要求8所述的改善高分子材料力學性能的方法，其特征在于，所述高分子改性硅灰石與高分子材料的質量比為30：(60-70)。

10.根據權利要求8所述的改善高分子材料力學性能的方法，其特征在于，所述高分子材料選自高密度聚乙烯hdpe。

技術總結
本發明公開了一種高分子改性硅灰石及其制備方法和在改善高分子材料性能中的應用，所述高分子改性硅灰石主要是由大分子高聚合物對硅灰石進行改性所得。將硅灰石與大分子高聚合物混合，高速攪拌，得到所述高分子改性劑硅灰石。與現有技術相比，本發明提出了一種使用大分子改性劑來對硅灰石進行改性的方法，由于大分子改性劑分子量較大，可以在硅灰石表面形成一層較厚的改性層，能夠有效提高其在聚合物基體中的分散性。大分子改性劑其分子鏈更長，對硅灰石表面包覆更強，增強硅灰石與聚合物基體之間的相容性，從而提高復合材料的界面強度。

技術研發人員：張金鑫,周建和,亢鴻杰,何敬國,張友平
受保護的技術使用者：江西砥石礦纖技術有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28