硫酸钙晶须的制备工艺与表征研究

论文摘要

目前,以陶瓷、金属和树脂为基质,添加各种晶须构成高性能复合材料已成为材料科学发展的趋势。硫酸钙晶须作为一种无机晶须,具有耐高温、抗化学腐蚀、韧性好、强度高、容易进行表面处理、良好的相容性和平滑性等优点。因其高性价比和在复合中的巨大应用前景,而成为材料领域的研究焦点。当前主要是以石膏为原料,通过水热法制备硫酸钙晶须,但该法制备硫酸钙晶须需要在高温高压下进行反应,能耗高,对设备要求高。所得晶须长径比低、分散性差,难于实现工业化生产。本文针对这一问题,利用工业产品氯化钙和硫酸钠为原料,提出两种制备硫酸钙晶须的新工艺:(1)液相催化制备硫酸钙晶须新工艺,利用在自己研发的有机液相催化剂ML—1的作用下,室温下制得了理想的晶须。所得晶须长度在70～80μm,直径在0.5～1.0μm,长径比约为80的二水硫酸钙晶须,晶须分散性良好;(2)常压水热法(0～100℃),所制得的晶须长度在80～90μm,直径在0.5～1.0μm,长径比为85的二水硫酸钙晶须,该工艺大大提高了反应原料的浓度。实验表明,本液相催化制备新工艺最佳反应条件为:反应物浓度为0.5mol/L,有机液相催化剂ML—1用量50ml,pH值调节在3,超声时间约为30min,反应时间为30min。常压水热法(0～100℃)最佳反应条件为:原料浓度1.0mol/L,反应温度80℃,反应时间30min,搅拌速度120r/min。本论文还研究了二水硫酸钙晶须在一定温度下加热转化为半水和无水硫酸钙晶须,制得了长径比较理想的半水和无水硫酸钙晶须。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 晶须概述
• 1.2.1 常见无机晶须的性能
• 1.2.2 晶须的形成机理
• 1.2.3 晶须增强复合材料
• 1.2.4 晶须毒性介绍
• 1.3 硫酸钙晶须的性能及结构特征
• 1.3.1 硫酸钙晶须的性能
• 1.3.2 硫酸钙晶须的结构特征
• 1.4 硫酸钙晶须的应用
• 1.4.1 在复合材料中的应用
• 1.4.2 在水处理中的应用
• 1.4.3 在道路沥青中的应用
• 1.4.4 在其他方面的应用
• 1.5 国内外硫酸钙晶须制备研究现状
• 1.5.1 天然石膏为原料
• 1.5.2 工业副产品为原料
• 1.5.3 磷石膏为原料
• 1.6 硫酸钙晶须的研究意义
• 1.7 目前硫酸钙晶须研究存在的问题
• 1.8 研究思路和预期目标
• 1.9 需要解决的技术问题及可能遇到的困难
• 1.10 项目来源
• 第2章 实验仪器、原料、药品及测试方法
• 2.1 实验仪器与设备
• 2.2 实验药品与试剂
• 2.3 实验分析测试与表征方法
• 2.3.1 Ca2+分析方法
• 2.3.2 产物电子显微镜及扫描电镜（SEM）分析
• 2.3.3 产物X射线衍射（XRD）表征
• 2.3.4 长径比测定
• 2.4 工艺路线
• 2.5 实验装置图
• 第3章 液相催化制备硫酸钙晶须
• 3.1 制备方法
• 3.2 制备工艺条件研究
• 3.2.1 反应原料浓度的选择
• 3.2.2 有机液相催化剂ML—1 用量的选择
• 3.2.3 pH值的影响
• 3.2.4 超声时间的影响
• 3.3 产品表征
• 3.4 小结
• 第4章 常压水热法制备硫酸钙晶须
• 4.1 二水硫酸钙晶须制备工艺条件研究
• 4.1.1 反应原料浓度的选择
• 4.1.2 反应时间的选择
• 4.1.3 搅拌速度对硫酸钙晶须的影响
• 4.1.4 反应温度对硫酸钙晶须的影响
• 4.2 产物表征
• 4.3 二水硫酸钙晶须转化为半水和无水硫酸钙晶须的研究
• 4.3.1 二水硫酸钙晶须转化为半水硫酸钙晶须的研究
• 4.3.2 二水硫酸钙晶须转化为无水硫酸钙晶须的探讨
• 4.4 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录