专利名称：一种疏水性磷酸铬铝的制备方法
一种疏水性磷酸铬铝的制备方法技术领域
本发明属于表面改性磷酸铬铝的制备方法，涉及一种疏水性磷酸铬铝的制备方法。采用本发明制备的疏水性磷酸铬铝特别适用作树脂基复合材料或涂料的填充料。
背景技术：
磷酸铬铝是磷酸铝、磷酸铬和磷酸的复盐，是由P205、A1203、Cr203、H2O组成的粘稠溶液，随着温度升高逐渐脱水固化、失去磷酸的结合水、形成P2O5-Al2O3-Cr2O3复合物，在略低于1800°C熔融而不分解，所含三价铬亦不氧化，化学性质稳定，粘性高，可塑性好，特别是热稳定性好。
现有技术中，磷酸铬铝主要作为粘接剂或填料应用于涂料、耐火材料、树脂基复合材料等行业，用于提高材料的粘接性能、耐热性能和力学性能，并且，磷酸铬铝价格便宜，能降低复合材料成本。但是，现有技术还存在以下不足磷酸铬铝表面极性强，很容易团聚形成带有若干弱连接界面的尺寸较大的团聚体，大大降低甚至消除了其颗粒的实际应用效果；同时磷酸铬铝粒子表面亲水疏油，在有机高分子树脂中难于均勻分散，界面上会出现空隙，当空气中的水分进入空隙会引起界面处高聚物降解、脆化，导致材料力学性能下降；磷酸铬铝应用于高温透波材料时，热压成型后，由于磷酸铬铝表面极性较大，容易吸收空气中的水分(水的介电常数78. 36F/m)，影响材料透波性能和力学性能。因此，须对磷酸铬铝粒子进行表面改性，以削弱或者消除团聚现象，提高其在有机高分子中的分散性，改变其亲水疏油性为疏水亲油性。无机粉体表面经过改性后，其吸附、润湿、分散等一系列性质都会发生显著改变，使其与基体的结合强度、复合材料的力学性能得到显著增强。发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，通过对磷酸铬铝进行表面改性，提供一种疏水性磷酸铬铝的制备方法。制得疏水性磷酸铬铝(即改性磷酸铬铝)与有机高聚物具有较好的相容性，可增强结合力、结合强度以及复合材料的热学性能及力学性能。
本发明的内容是一种疏水性磷酸铬铝的制备方法，其特征是包括下列步骤取磷酸铬铝，取磷酸铬铝重量0. 5% 20%的改性剂；将磷酸铬铝与改性剂混合，在50°C 150°C温度下搅拌反应(包覆)10 120min，即制得疏水性磷酸铬铝(或称改性磷酸铬铝)；所述改性剂是甲基三乙氧基硅烷。
本发明的内容中所述磷酸铬铝可以是在165 250°C煅烧1 4h后得到的(使磷酸铬铝完全固化的)磷酸铬铝或在350 450°C煅烧1 4h后得到的(脱出磷酸铬铝中所含结构水的)磷酸铬铝中的任意一种；也可以是其它现有市售磷酸铬铝经上述条件处理后得到的磷酸铬铝产品。
本发明的内容中所述磷酸铬铝在制备过程中所用原料CrO3, Al (OH)3, H3PO4的物质的量比为1:(1 6) (1 15)，其中性能最佳的物质的量比为1:3:9。
本发明的内容中所述磷酸铬铝可以采用下列步骤制备(系现有技术)以氢氧化铝[Al (OH)3]、磷酸(H3PO4)、三氧化铬(CrO3)和还原剂(例如甲醇或双氧水等)为主要原料。首先将氢氧化铝[Al(OH)3]与磷酸(H3PO4)在80 120°C的温度下反应 10 30min，再加入三氧化铬(CrO3)，反应10 30min后，加入还原剂，反应50 120min 后即制得磷酸铬铝。磷酸铬铝的制备也可以采用现有技术中的其它方法。
本发明的内容中所述制得的疏水性磷酸铬铝可以用作树脂基复合材料或涂料的填充材料。
与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果(1)采用本发明，甲基三乙氧基硅烷改性磷酸铬铝时，甲基三乙氧基硅烷通过物理吸附的方式包覆在磷酸铬铝粉体表面，形成一层单分子膜，使磷酸铬铝表面有机化，由亲水变为疏水，有效地改善了磷酸铬铝粉体的团聚现象，提高了其与树脂基复合材料的相容性及在非水体系中的分散性；(2)采用本发明制备的疏水性磷酸铬铝，由于表面上包裹一层有机分子，与树脂基体之间具有较好的相容性，结合力显著增强，大大改善了其在树脂基复合材料中的应用；同时还可提高复合材料防水性能，延长使用寿命；磷酸铬铝经疏水改性后，与树脂基复合材料之间的相容性增强，制得的复合材料性能更佳；其作为填料或粘接剂应用于磷酸盐体系高温透波材料时，不会因吸潮而影响复合材料的介电性能和力学性能；(3)采用本发明，甲基三乙氧基硅烷具有性能好、无色、味小、无须稀释剂、使用方便、价格低廉等优点；(4)本发明采用干法改性，制备工艺简单，条件温和，容易操作，改性效果好，易于工业化生产，制得的疏水性磷酸铬铝(即改性磷酸铬铝)可以填充树脂基复合材料或涂料等材料，应用前景广阔，实用性强。
具体实施方式
下面给出的实施例拟以对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1 一种疏水性磷酸铬铝的制备方法，将50g在200°C煅烧后的磷酸铬铝加入250ml三口烧瓶中，然后将三口瓶置于恒温油浴中，装上回流冷凝装置，之后加热至100°C，迅速加入 1. Og甲基三乙氧基硅烷，搅拌反应20min后，取出样品烘干，即得到改性磷酸铬铝粉末，该改性磷酸铬铝的活化指数>99%，与水滴CBml)接触角由改性前27°提高到129°，由亲水疏油性转变为疏水亲油性，其吸潮率(30天，25°C，80%湿度)由10%降低到0. 8%，防潮性能得到大大提高。红外光谱研究表明改性前后样品的红外图谱并未发生明显变化，说明甲基三乙氧基硅烷与磷酸铬铝表面的基团之间并未发生化学键合形成新的化学键，而是通过物理吸附的方式包覆在磷酸铬铝粉体表面，形成了一层单分子膜，从而使磷酸铬铝粉体表面有机化，具有较强的疏水性。
实施例2:一种疏水性磷酸铬铝的制备方法，将50g在400°C煅烧后的磷酸铬铝加入250ml三口烧瓶中，然后将三口瓶置于恒温水浴中，装上回流冷凝装置，之后加热至70°C，迅速加入l.Og甲基三乙氧基硅烷，搅拌反应30min后，取出样品烘干，即得到改性磷酸铬铝粉末，该改性磷酸铬铝的活化指数>99%，接触角由原来的27°提高到144°，制得的磷酸铬铝具有较强的疏水性。红外光谱研究表明改性前后样品的红外图谱并未发生明显变化，说明甲基三乙氧基硅烷与磷酸铬铝表面的基团之间并未发生化学键合形成新的化学键，而是通过物理吸附的方式包覆在磷酸铬铝粉体表面，形成了一层单分子膜，从而使磷酸铬铝具有疏水亲油性。实施例3:
一种疏水性磷酸铬铝的制备方法，包括下列步骤取磷酸铬铝、取磷酸铬铝重量0. 5% 的改性剂，将磷酸铬铝与改性剂混合、在50°C温度下搅拌反应(包覆)120min，即制得疏水性磷酸铬铝(或称改性磷酸铬铝)。实施例4:
一种疏水性磷酸铬铝的制备方法，包括下列步骤取磷酸铬铝、取磷酸铬铝重量20%的改性剂，将磷酸铬铝与改性剂混合、在150°C温度下搅拌反应(包覆)10min，即制得疏水性磷酸铬铝(或称改性磷酸铬铝)。实施例5:
一种疏水性磷酸铬铝的制备方法，包括下列步骤取磷酸铬铝、取磷酸铬铝重量10%的改性剂，将磷酸铬铝与改性剂混合、在120°c温度下搅拌反应(包覆)60min，即制得疏水性磷酸铬铝(或称改性磷酸铬铝)。实施例6—12:
一种疏水性磷酸铬铝的制备方法，是取磷酸铬铝、取磷酸铬铝重量0. 5% 20%的改性齐 ，将磷酸铬铝与改性剂混合、在50°c 150°C温度下搅拌反应(包覆)10 120min，即制得疏水性磷酸铬铝(或称改性磷酸铬铝)；
各实施例中改性剂的具体重量百分比例用量见下表1 表1
权利要求
1.一种疏水性磷酸铬铝的制备方法，其特征是包括下列步骤取磷酸铬铝，取磷酸铬铝重量0. 5% 20%的改性剂；将磷酸铬铝与改性剂混合，在50°C 150°c温度下搅拌反应 10 120min，即制得疏水性磷酸铬铝；所述改性剂是甲基三乙氧基硅烷。
2.按权利要求1所述一种疏水性磷酸铬铝的制备方法，其特征是所述磷酸铬铝是在 165 250°C煅烧1 4h后得到的磷酸铬铝，或在350 450°C煅烧1 4h后得到的磷酸铬铝。
3.按权利要求1或2所述一种疏水性磷酸铬铝的制备方法，其特征是所述制得的疏水性磷酸铬铝用作树脂基复合材料或涂料的填充材料。
全文摘要
本发明公开了一种疏水性磷酸铬铝的制备方法，其特征是包括取磷酸铬铝，取磷酸铬铝重量0.5%～20%的改性剂；将磷酸铬铝与改性剂混合，在50℃～150℃温度下搅拌反应10～120min，即制得疏水性磷酸铬铝；所述改性剂是甲基三乙氧基硅烷。采用本发明，原料易得，生产工艺易于实施，制得的疏水性磷酸铬铝特别适用作树脂基复合材料或涂料的填充材料，应用前景广阔。
文档编号C08K3/32GK102516828SQ20111042519
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者罗爽, 雷永林, 霍冀川 申请人:西南科技大学