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作者：吴锦绣;张一鸣;马玉龙;柳召刚;胡艳宏;张晓伟;李健飞;冯福山;
单位：内蒙古科技大学稀土产业学院;轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室;内蒙古自治区稀土湿法冶金与轻稀土应用重点实验室;
摘要：聚合物中天然橡胶(NR)的填充补强剂主要是炭黑等材料，炭黑等会在生产过程中造成大量的碳排放，因此可将硫酸钙晶须(CSW)作为新型补强剂应用到橡胶复合材料中替代炭黑。硫酸钙晶须表面是亲水性的，与有机基体相容性较差，本工作首先使用稀土石膏作为原材料制备硫酸钙晶须，然后采用无机磷酸三钠-有机硬脂酸对晶须表面进行改性。重点优化改性温度、时间和改性剂用量等工艺条件对改性效果的影响，实现了CSW稳定性和疏水性。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、Fourier红外光谱、热重–差示量热分析和X射线光电子能谱等检测手段进行表征分析。结果表明：CSW加入量为20.00 g/L，硬脂酸加入量为CSW的6%，改性时间为15 min，改性温度为80℃和0.02 mol/L磷酸三钠为最佳改性工艺条件。改性后最佳产物的接触角达到104.23°，修饰层实现纳米级，其厚度为121.26 nm。改性机理为磷酸三钠在晶须表面生成Ca HPO_3和Ca(OH)_2，然后其与硬脂酸发生键合反应，生成C_(17)H_(35)COO–Ca–表面层。该改性工艺实现了CSW的疏水性，为纤维型晶须在NR中的应用提供了实验和理论基础。
关键词：稀土石膏;硫酸钙晶须;表面复合改性;改性机理
基金资助：国家自然科学基金(No.51965053); 内蒙古自然科学基金(2022LHMS05022); 内蒙古自治区直属高校基本科研业务费(No 242,3032)
