【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無機材料，尤其涉及一種無機熱塑性材料及其制備方法與應用。
技術介紹
1、無機材料普遍具有耐壓強度高、硬度大、耐高溫等特點，在當今社會有著廣泛的應用前景。然而，無機物因其穩定的晶形結構，導致其制備成型通常需要加以高溫直至變為熔融態，且所需加工溫度高達1000℃及以上。除此之外，大多數的無機材料塑性較差，加工過程通常會受其在低溫下的延展性和流動性限制。因此，難溶無機物的高溫熔融加工存在能耗大、加工條件苛刻以及工藝復雜等技術壁壘。現有公開的研究方法，例如有機無機雜化手段，可以實現無機物材料的熱可塑性。tang等在organic-inorganic?covalent-ionicmolecules?for?elastic?ceramic?plastic中公開了一種彈性陶瓷塑料的研究方法，該文中通過有機小分子硫辛酸與碳酸鈣離子寡聚體發生經典的酸堿反應，得到含有無機離子和有機片段的雜化分子，雜化分子加壓加熱后進一步交聯聚合可形成具有離子與共價互穿網絡的宏觀材料。該材料兼具陶瓷般的硬度、橡膠般的彈性和塑料般的可塑性。然而，該研究方法不僅工藝過程復雜，需要首先制備碳酸鈣離子寡聚體，再進行有機無機雜化制備成材料，而且原材料成本較高、制備方法環境不友好。通過上述有機無機雜化的方式獲得的新型材料是通過加壓加熱后有機片段的聚合提供材料塑性，這與傳統聚合物塑料的塑性原理基本一致，部分聚合物塑料中會添加無機填料作為助劑提升聚合物塑料的性能，材料的原始熱塑性依舊取決于聚合物塑料主體。
2、目前鮮有以穩定結構的無機物作為主體，直接以無熱
技術實現思路
1、專利技術目的：本專利技術的第一目的為提供一種以無熱塑性的無機物為原料、降低無機材料的加工溫度、操作簡單、流程單一的無機熱塑性材料的制備方法，本專利技術的第二目的為提供所述無機熱塑性材料，本專利技術的第三目的為提供所述無機熱塑性材料的應用。
2、技術方案：本專利技術所述的無機熱塑性材料的制備方法，該方法如下：
3、將無機物原料與增塑體系充分攪拌共混，得到均勻的共混物，將共混物置入塑煉設備中熔融擠出，得到無機熱塑性材料；
4、以重量份數計，無機物原料50-70份、增塑體系30-50份，其中增塑體系由溶劑10-25份、酸性物質5-40份、助劑0-20份組成。優選的，無機物原料為60-68份，溶劑為10-20份，酸性物質為5-25份。
5、進一步的，所述無機物原料為難溶或微溶于水，可溶于酸的無機物粉料，無機物原料采用氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、難溶堿、金屬單質中的一種或多種。優選的，所述無機物原料采用氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽。
6、進一步的，所述溶劑為多元醇類增塑劑，溶劑采用乙二醇、丙三醇、山梨醇、甘露醇、赤蘚醇、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一種或多種。優選的，所述溶劑采用乙二醇、丙三醇。
7、進一步的，所述酸性物質采用無機酸、有機酸、酸式鹽中的一種或多種。
8、進一步的，所述助劑采用淀粉、甲基纖維素、羧甲基纖維素、聚氧化乙烯、甲基羥丙基纖維素、羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、明膠、果膠、海藻膠、瓊脂、聚丙烯酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺中的一種或多種。當酸性物質為液相酸時，加入的助劑為體系粘度調節劑，調節體系粘度以致無機物原料與酸性物質無明顯化學反應。
9、進一步的，所述塑煉設備采用單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機、多螺桿擠出機、密煉機、開煉機。單螺桿擠出機的轉速為30-120r/min，雙螺桿擠出機的轉速為100-1200r/min，多螺桿擠出機的轉速為100-600r/min，密煉機的轉速比為1.0-1.2，開煉機的轉速比為1.0-1.5。優選的，所述塑煉設備采用單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機，單螺桿擠出機的轉速30-120r/min，雙螺桿擠出機的轉速為200-600r/min。更優選的，雙螺桿擠出機的轉速為250-450r/min。
10、進一步的，所述塑煉設備的溫度為100-250℃。優選的，單螺桿擠出機的溫度為100-180℃雙螺桿擠出機的溫度為140-200℃。
11、進一步的，所述氧化物采用氧化鋅、氧化鈦、氧化鎂、氧化鋯、氧化鐵、四氧化三鐵、氧化鋁中的一種或多種；
12、所述碳酸鹽采用碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋅、碳酸錳中的一種或多種；
13、所述磷酸鹽采用磷酸鈣、磷酸鎂、磷酸鋅、磷酸鋁中的一種或多種；
14、所述硫酸鹽采用硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸鐵中的一種或多種；
15、所述難溶堿采用氫氧化鎂、氫氧化鋅、氫氧化銅、氫氧化鋁中的一種或多種；
16、所述金屬單質采用鐵、銅、鋅、鈦中的一種或多種；
17、優選的，所述無機物原料采用氧化鋅、碳酸鈣、磷酸鈣、硫酸鎂、硫酸鈣中的一種或多種的混合物。
18、進一步的，所述無機酸采用硫酸、亞硫酸、磷酸、鹽酸、亞磷酸、氫溴酸、氯酸、高氯酸、硝酸、亞硝酸中的一種或多種；
19、所述有機酸采用檸檬酸、馬來酸、甲酸、乙酸、丙酸、草酸、一氯乙酸、富馬酸、三氟乙酸、蘋果酸、苯甲酸、苯磺酸、戊酸、丙二酸、琥珀酸、乙醇酸、乳酸、苯乙酸、水楊酸、軟脂酸、硬脂酸、二氯乙酸、三氯乙酸、全氟丁酸、全氟辛酸、三氟甲磺酸、甲基磺酸、十二烷基苯磺酸的一種或多種；
20、所述酸式鹽采用硫酸氫鈉、亞硫酸氫鈉、磷酸二氫鈉、硫酸氫銨中的一種或多種；
21、優選的，所述無機酸采用無機含氧酸、有機羧酸，更優選的采用硫酸、檸檬酸、馬來酸中的一種或多種。
22、本專利技術所述由上述無機熱塑性材料的制備方法制備的無機熱塑性材料，所述無機熱塑性材料具有熱塑性，無機熱塑性材料的玻璃化轉變溫度為140-185℃，壓縮強度為2-101mpa。
23、本專利技術所述無機熱塑性材料用于注塑或壓塑的應用。
24、本專利技術采用無機物作為主體材料，利用酸性物質充當內增塑劑來破壞無機材料穩定的結構，降低無機物自身結合能力。溶劑作為外增塑劑輔助降低了無機材料的加工溫度，從而實現無機材料的熱可加工性，使高加工溫度的無機材料成為兼具無機材料強度性能和熱塑性材料塑性的新型材料。當無機物原料與酸性物質接觸時，無機物原料由表及內發生結晶結構的變化，穩定的晶型結構變為活性的非結晶結構即無定型結構，從而降低其自身結合能力，形成可在較低溫度下反復加工的物質；無機物原料自身結構破壞后，溶劑充當外增塑劑進入無定型結構的無機物原料之中，減少分子間相互作用，削弱無機物原料自身的結合，從而降低熔點、增加熱可塑性。因此，溶劑作用是無機熱塑性材料塑性的主要來源。酸性物質破壞無機物原料的結構后，如果無外加條件的干預，二者會直接發生化學反應。因此，在制備無機物熱塑性材料的過程中，通過粘度控制的穩定作用、塑煉設備的強化作用和增塑體系阻隔作用，有效抑制酸與無機物質的直接化學反應，同時促進溶解和塑化作用。
25、粘度控制是在制備本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種無機熱塑性材料的制備方法，其特征在于，該方法如下：
2.根據權利要求1所述無機熱塑性材料的制備方法，其特征在于，所述無機物原料為難溶或微溶于水，可溶于酸的無機物粉料，無機物原料采用氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、難溶堿、金屬單質中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述無機熱塑性材料的制備方法，其特征在于，所述溶劑為多元醇類增塑劑，溶劑采用乙二醇、丙三醇、山梨醇、甘露醇、赤蘚醇、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述無機熱塑性材料的制備方法，其特征在于，所述酸性物質采用無機酸、有機酸、酸式鹽中的一種或多種。
5.根據權利要求1所述無機熱塑性材料的制備方法，其特征在于，所述助劑采用淀粉、甲基纖維素、羧甲基纖維素、聚氧化乙烯、甲基羥丙基纖維素、羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、明膠、果膠、海藻膠、瓊脂、聚丙烯酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺中的一種或多種。
6.根據權利要求1所述無機熱塑性材料的制備方法，其特征在于，所述塑煉設備采用單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機、多螺桿擠出機、密煉機、開煉機。單
7.根據權利要求1所述無機熱塑性材料的制備方法，其特征在于，所述塑煉設備的溫度為100-250℃。
8.根據權利要求2所述無機熱塑性材料的制備方法，其特征在于，所述氧化物采用氧化鋅、氧化鈦、氧化鎂、氧化鋯、氧化鐵、四氧化三鐵、氧化鋁中的一種或多種；
9.根據權利要求4所述無機熱塑性材料的制備方法，其特征在于，所述無機酸采用硫酸、亞硫酸、磷酸、鹽酸、亞磷酸、氫溴酸、氯酸、高氯酸、硝酸、亞硝酸中的一種或多種；
10.一種根據權利要求1-9任一項所述無機熱塑性材料的制備方法制備的無機熱塑性材料，其特征在于，所述無機熱塑性材料具有熱塑性，無機熱塑性材料的玻璃化轉變溫度為140-185℃，壓縮強度為2-101MPa。
11.如權利要求10所述無機熱塑性材料用于注塑或壓塑的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種無機熱塑性材料的制備方法，其特征在于，該方法如下：
2.根據權利要求1所述無機熱塑性材料的制備方法，其特征在于，所述無機物原料為難溶或微溶于水，可溶于酸的無機物粉料，無機物原料采用氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、難溶堿、金屬單質中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述無機熱塑性材料的制備方法，其特征在于，所述溶劑為多元醇類增塑劑，溶劑采用乙二醇、丙三醇、山梨醇、甘露醇、赤蘚醇、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述無機熱塑性材料的制備方法，其特征在于，所述酸性物質采用無機酸、有機酸、酸式鹽中的一種或多種。
5.根據權利要求1所述無機熱塑性材料的制備方法，其特征在于，所述助劑采用淀粉、甲基纖維素、羧甲基纖維素、聚氧化乙烯、甲基羥丙基纖維素、羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、明膠、果膠、海藻膠、瓊脂、聚丙烯酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺中的一種或多種。
6.根據權利要求1所述無機熱塑性材料的制備方法，其特征在于，所述塑煉設備采用單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機、多螺...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周小凡，朱姿霖，顏明，謝小雨，
申請(專利權)人：南京林業大學，
類型：發明
國別省市：
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