【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无机材料，尤其涉及一种无机热塑性材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、无机材料普遍具有耐压强度高、硬度大、耐高温等特点，在当今社会有着广泛的应用前景。然而，无机物因其稳定的晶形结构，导致其制备成型通常需要加以高温直至变为熔融态，且所需加工温度高达1000℃及以上。除此之外，大多数的无机材料塑性较差，加工过程通常会受其在低温下的延展性和流动性限制。因此，难溶无机物的高温熔融加工存在能耗大、加工条件苛刻以及工艺复杂等技术壁垒。现有公开的研究方法，例如有机无机杂化手段，可以实现无机物材料的热可塑性。tang等在organic-inorganic covalent-ionicmolecules for elastic ceramic plastic中公开了一种弹性陶瓷塑料的研究方法，该文中通过有机小分子硫辛酸与碳酸钙离子寡聚体发生经典的酸碱反应，得到含有无机离子和有机片段的杂化分子，杂化分子加压加热后进一步交联聚合可形成具有离子与共价互穿网络的宏观材料。该材料兼具陶瓷般的硬度、橡胶般的弹性和塑料般的可塑性。然而，该研究方法不仅工艺过程复杂，需要首先制备碳酸钙离子寡聚体，再进行有机无机杂化制备成材料，而且原材料成本较高、制备方法环境不友好。通过上述有机无机杂化的方式获得的新型材料是通过加压加热后有机片段的聚合提供材料塑性，这与传统聚合物塑料的塑性原理基本一致，部分聚合物塑料中会添加无机填料作为助剂提升聚合物塑料的性能，材料的原始热塑性依旧取决于聚合物塑料主体。
2、目前鲜有以稳定结构的无机物作为主体，直接以无热
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的第一目的为提供一种以无热塑性的无机物为原料、降低无机材料的加工温度、操作简单、流程单一的无机热塑性材料的制备方法，本专利技术的第二目的为提供所述无机热塑性材料，本专利技术的第三目的为提供所述无机热塑性材料的应用。
2、技术方案：本专利技术所述的无机热塑性材料的制备方法，该方法如下：
3、将无机物原料与增塑体系充分搅拌共混，得到均匀的共混物，将共混物置入塑炼设备中熔融挤出，得到无机热塑性材料；
4、以重量份数计，无机物原料50-70份、增塑体系30-50份，其中增塑体系由溶剂10-25份、酸性物质5-40份、助剂0-20份组成。优选的，无机物原料为60-68份，溶剂为10-20份，酸性物质为5-25份。
5、进一步的，所述无机物原料为难溶或微溶于水，可溶于酸的无机物粉料，无机物原料采用氧化物、碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、难溶碱、金属单质中的一种或多种。优选的，所述无机物原料采用氧化物、碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐。
6、进一步的，所述溶剂为多元醇类增塑剂，溶剂采用乙二醇、丙三醇、山梨醇、甘露醇、赤藓醇、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或多种。优选的，所述溶剂采用乙二醇、丙三醇。
7、进一步的，所述酸性物质采用无机酸、有机酸、酸式盐中的一种或多种。
8、进一步的，所述助剂采用淀粉、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚氧化乙烯、甲基羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、明胶、果胶、海藻胶、琼脂、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或多种。当酸性物质为液相酸时，加入的助剂为体系粘度调节剂，调节体系粘度以致无机物原料与酸性物质无明显化学反应。
9、进一步的，所述塑炼设备采用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、多螺杆挤出机、密炼机、开炼机。单螺杆挤出机的转速为30-120r/min，双螺杆挤出机的转速为100-1200r/min，多螺杆挤出机的转速为100-600r/min，密炼机的转速比为1.0-1.2，开炼机的转速比为1.0-1.5。优选的，所述塑炼设备采用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机，单螺杆挤出机的转速30-120r/min，双螺杆挤出机的转速为200-600r/min。更优选的，双螺杆挤出机的转速为250-450r/min。
10、进一步的，所述塑炼设备的温度为100-250℃。优选的，单螺杆挤出机的温度为100-180℃双螺杆挤出机的温度为140-200℃。
11、进一步的，所述氧化物采用氧化锌、氧化钛、氧化镁、氧化锆、氧化铁、四氧化三铁、氧化铝中的一种或多种；
12、所述碳酸盐采用碳酸钙、碳酸镁、碳酸锌、碳酸锰中的一种或多种；
13、所述磷酸盐采用磷酸钙、磷酸镁、磷酸锌、磷酸铝中的一种或多种；
14、所述硫酸盐采用硫酸钙、硫酸镁、硫酸铁中的一种或多种；
15、所述难溶碱采用氢氧化镁、氢氧化锌、氢氧化铜、氢氧化铝中的一种或多种；
16、所述金属单质采用铁、铜、锌、钛中的一种或多种；
17、优选的，所述无机物原料采用氧化锌、碳酸钙、磷酸钙、硫酸镁、硫酸钙中的一种或多种的混合物。
18、进一步的，所述无机酸采用硫酸、亚硫酸、磷酸、盐酸、亚磷酸、氢溴酸、氯酸、高氯酸、硝酸、亚硝酸中的一种或多种；
19、所述有机酸采用柠檬酸、马来酸、甲酸、乙酸、丙酸、草酸、一氯乙酸、富马酸、三氟乙酸、苹果酸、苯甲酸、苯磺酸、戊酸、丙二酸、琥珀酸、乙醇酸、乳酸、苯乙酸、水杨酸、软脂酸、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种或多种；
20、所述酸式盐采用硫酸氢钠、亚硫酸氢钠、磷酸二氢钠、硫酸氢铵中的一种或多种；
21、优选的，所述无机酸采用无机含氧酸、有机羧酸，更优选的采用硫酸、柠檬酸、马来酸中的一种或多种。
22、本专利技术所述由上述无机热塑性材料的制备方法制备的无机热塑性材料，所述无机热塑性材料具有热塑性，无机热塑性材料的玻璃化转变温度为140-185℃，压缩强度为2-101mpa。
23、本专利技术所述无机热塑性材料用于注塑或压塑的应用。
24、本专利技术采用无机物作为主体材料，利用酸性物质充当内增塑剂来破坏无机材料稳定的结构，降低无机物自身结合能力。溶剂作为外增塑剂辅助降低了无机材料的加工温度，从而实现无机材料的热可加工性，使高加工温度的无机材料成为兼具无机材料强度性能和热塑性材料塑性的新型材料。当无机物原料与酸性物质接触时，无机物原料由表及内发生结晶结构的变化，稳定的晶型结构变为活性的非结晶结构即无定型结构，从而降低其自身结合能力，形成可在较低温度下反复加工的物质；无机物原料自身结构破坏后，溶剂充当外增塑剂进入无定型结构的无机物原料之中，减少分子间相互作用，削弱无机物原料自身的结合，从而降低熔点、增加热可塑性。因此，溶剂作用是无机热塑性材料塑性的主要来源。酸性物质破坏无机物原料的结构后，如果无外加条件的干预，二者会直接发生化学反应。因此，在制备无机物热塑性材料的过程中，通过粘度控制的稳定作用、塑炼设备的强化作用和增塑体系阻隔作用，有效抑制酸与无机物质的直接化学反应，同时促进溶解和塑化作用。
25、粘度控制是在制备本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无机热塑性材料的制备方法，其特征在于，该方法如下：
2.根据权利要求1所述无机热塑性材料的制备方法，其特征在于，所述无机物原料为难溶或微溶于水，可溶于酸的无机物粉料，无机物原料采用氧化物、碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、难溶碱、金属单质中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述无机热塑性材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂为多元醇类增塑剂，溶剂采用乙二醇、丙三醇、山梨醇、甘露醇、赤藓醇、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述无机热塑性材料的制备方法，其特征在于，所述酸性物质采用无机酸、有机酸、酸式盐中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述无机热塑性材料的制备方法，其特征在于，所述助剂采用淀粉、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚氧化乙烯、甲基羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、明胶、果胶、海藻胶、琼脂、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述无机热塑性材料的制备方法，其特征在于，所述塑炼设备采用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、多螺杆挤出机、密炼机、开炼机。单
7.根据权利要求1所述无机热塑性材料的制备方法，其特征在于，所述塑炼设备的温度为100-250℃。
8.根据权利要求2所述无机热塑性材料的制备方法，其特征在于，所述氧化物采用氧化锌、氧化钛、氧化镁、氧化锆、氧化铁、四氧化三铁、氧化铝中的一种或多种；
9.根据权利要求4所述无机热塑性材料的制备方法，其特征在于，所述无机酸采用硫酸、亚硫酸、磷酸、盐酸、亚磷酸、氢溴酸、氯酸、高氯酸、硝酸、亚硝酸中的一种或多种；
10.一种根据权利要求1-9任一项所述无机热塑性材料的制备方法制备的无机热塑性材料，其特征在于，所述无机热塑性材料具有热塑性，无机热塑性材料的玻璃化转变温度为140-185℃，压缩强度为2-101MPa。
11.如权利要求10所述无机热塑性材料用于注塑或压塑的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种无机热塑性材料的制备方法，其特征在于，该方法如下：
2.根据权利要求1所述无机热塑性材料的制备方法，其特征在于，所述无机物原料为难溶或微溶于水，可溶于酸的无机物粉料，无机物原料采用氧化物、碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、难溶碱、金属单质中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述无机热塑性材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂为多元醇类增塑剂，溶剂采用乙二醇、丙三醇、山梨醇、甘露醇、赤藓醇、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述无机热塑性材料的制备方法，其特征在于，所述酸性物质采用无机酸、有机酸、酸式盐中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述无机热塑性材料的制备方法，其特征在于，所述助剂采用淀粉、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚氧化乙烯、甲基羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、明胶、果胶、海藻胶、琼脂、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述无机热塑性材料的制备方法，其特征在于，所述塑炼设备采用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、多螺...
【专利技术属性】
技术研发人员：周小凡，朱姿霖，颜明，谢小雨，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：
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