半水硫酸鈣晶須的穩(wěn)定化研究.pdf

1、硫酸鈣晶須又叫石膏晶須,它是硫酸鈣的纖維狀單晶體,與石膏一樣具有二水、半水和無水之分。它無毒無害,具有強度高、韌性好、耐高溫等優(yōu)點,是一種新型高檔功能型晶須填料,在塑料、橡膠、摩擦材料和涂料等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。雖然硫酸鈣晶須性能優(yōu)良,但半水硫酸鈣晶須表面存在大量的親水活性點(Ca2+、OH-),本身處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài),極易水化成二水硫酸鈣晶須,導(dǎo)致晶須增粗、斷裂,從而失去晶須特有的性能。因此,必須對半水硫酸鈣晶須進行穩(wěn)定化處理,

2、封閉其表面活性點,阻止其水化,從而滿足硫酸鈣晶須工業(yè)生產(chǎn)及應(yīng)用的要求。
　　 本文以生石膏為原料,采用水熱法制備出形貌均一的半水硫酸鈣晶須產(chǎn)品。在觀察分析半水硫酸鈣晶須的水化過程和水化機理的基礎(chǔ)上,采用制備——穩(wěn)定化一體化機制對半水硫酸鈣晶須的穩(wěn)定化問題進行了研究。試驗采用晶須制備后加藥的方式,詳細研究了穩(wěn)定化藥劑、穩(wěn)定化時間和藥劑用量等因素對半水硫酸鈣晶須穩(wěn)定化處理的影響。運用生物顯微鏡觀察晶須的形貌,并測定其長徑比隨時間的變

3、化曲線,初步研究了半水硫酸鈣晶須水化過程。結(jié)果表明半水硫酸鈣晶須水化過程的顯著特點在于晶須形貌的改變和由此引起的長徑比減小。
　　 采用單因素條件實驗,使用油酸鈉、檸檬酸、檸檬酸鈉、KH-550和磷酸鈉對半水硫酸鈣晶須進行穩(wěn)定化處理,研究了穩(wěn)定劑用量和穩(wěn)定化處理時間等對半水硫酸鈣晶須穩(wěn)定性的影響。穩(wěn)定化處理后的半水硫酸鈣晶須產(chǎn)品采用掃描電子顯微鏡、X射線衍射和紅外光譜分析進行表征。結(jié)果表明:油酸鈉對半水硫酸鈣晶須的穩(wěn)定效果明顯；

4、磷酸鈉和KH-550可以使半水硫酸鈣晶須的形貌在較長時間內(nèi)保持不變；檸檬酸和檸檬酸鈉的穩(wěn)定化效果較差。最佳工藝條件為油酸鈉用量0.1％,穩(wěn)定化處理溫度100℃,穩(wěn)定化處理時間25 min時,半水硫酸鈣晶須靜置30min后水化率僅為2％。
　　 采用紅外光譜對不同藥劑在晶須表面的作用狀態(tài)進行分析,并在此基礎(chǔ)上對油酸鈉、檸檬酸鈉、KH-550和磷酸鈉的穩(wěn)定化機理進行了研究,并建立了油酸鈉在晶須表面的吸附模型。結(jié)果表明,油酸鈉在晶須表

5、面的吸附存在物理吸附,并通過化學(xué)吸附在晶須表面形成了油酸鈣。油酸鈉對半水硫酸鈣晶須表面活性點-鈣離子的封閉作用、對晶須表面離子的阻溶作用和其長碳鏈的疏水作用是半水硫酸鈣晶須保持穩(wěn)定的根本原因。當(dāng)用量增大到0.3％時,晶須表面以物理吸附為主,此時藥劑之間的互相吸附,在反應(yīng)釜的攪拌作用下從晶須表面脫落,造成半水硫酸鈣晶須的再次水化。
　　 上述研究成果對半水硫酸鈣晶須穩(wěn)定化的工業(yè)化生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義,并為硫酸鈣晶須的應(yīng)用研究奠定