硫酸钙晶须作为一种微观尺寸的单晶纤维材料,在摩擦材料、环境保护、塑料、沥青、橡胶、胶黏剂、造纸等行业得到广泛的应用。由于硫酸钙晶须表面呈强极性、表面能高、与有机基体性质差异大、相容性差,因此需要对硫酸钙晶须进行表面改性,提高其疏水性、降低表面能、增强与有机基体的相容性、提高其在有机基体中的分散性,从而满足现代新材料和新技术的要求。本文突破以往传统湿法改性思维方法,创新性地采用了气浮式改性工艺,对硫酸钙晶须进行了表面改性研究,同时开发出了一种新型改性剂,并研究了硫酸钙晶须表面改性的作用机理,为其他无机矿物填料的表面改性提供理论依据。本文首先采用几种实验室常见的改性剂,对硫酸钙晶须进行气浮式改性试验研究,从而选出了相对改性效果较好的改性剂硬脂酸钠。采用硬脂酸钠进行了硫酸钙晶须气浮式改性单因素条件试验。试验结果表明:当改性剂用量10%、初始料将浓度5%、料浆pH 8～10、改性温度为45℃、搅拌速率1000 r/min、改性时间20 min、烘干温度80℃时,获得了产率45.62%、活化指数100%、接触角108.50°、吸油值29.43的改性产品。其次,鉴于硬脂酸钠用量过多,产率低的问题,实验室合成了几种改性剂,DZY-1～DZY-7,在新改性体系下进行了硫酸钙晶须的气浮式改性试验研究。根据试验结果,优选出DZY-5和DZY-6两种改性剂。分别对DZY-5和DZY-6两种改性剂对硫酸钙晶须进行了气浮式改性单因素条件试验。DZY-5改性剂对硫酸钙晶须的改性结果表明:在改性剂用量2%、料浆浓度5%、料浆pH值12、改性温度45℃、搅拌速度1000 r/min、烘干温度80℃、改性时间35 min条件下,可获得产率96.36%、活化指数97.64%、接触角102.00°、吸油值24.22的改性硫酸钙晶须产品。DZY-6改性剂对硫酸钙晶须的改性效果:改性剂用量3%、料浆浓度5%、料将pH值11、改性温度15℃、搅拌速度800 r/min、烘干温度80℃、改性时间20 min,可获得产率98.36%、活化指数99.50%、接触角115.00°、吸油值22.28的改性硫酸钙晶须产品。借助SEM和EDS能谱分析,Zeta电位及红外光谱等检测方法,结合实验结果,对新型改性剂DZY-5和DZY-6与硫酸钙晶须之间的作用机理进行了分析研究,研究结果表明:新型改性剂DZY-5和DZY-6和硫酸钙晶须表面主要发生了化学键合吸附和微弱的氢键作用。本文对气浮式改性工艺可行性进行了分析,通过生物显微镜观察了经气浮式改性后的硫酸钙晶须形貌,结果发现,在搅拌速度范围内晶须基本未发生断裂现象,保证了晶须长径比。最后,将改性的硫酸钙晶须添加到醇酸树脂涂料中,考察了硫酸钙晶须对复合涂料涂膜的性能影响。试验结果表明:硫酸钙晶须能显著缩短涂膜干燥时间,并且硫酸钙晶须对涂膜具有消光作用。当改性硫酸钙晶须添加量为10%时,能提高涂膜的耐冲击性、附着力和柔韧性。本研究对硫酸钙晶须表面改性具有创新性,对工业化生产具有一定的理论意义和实践价值;同时本文对硫酸钙晶须在醇酸树脂涂料中的应用研究,拓展了硫酸钙晶须的应用方向。