硫酸鈣晶須晶型穩(wěn)定化研究.pdf

1、硫酸鈣晶須，即硫酸鈣纖維狀單晶體，包括二水、半水、無水硫酸鈣晶須三種。人工合成的無水硫酸鈣晶須又可劃分為無水可溶、無水死燒兩種。硫酸鈣晶須是具有良好力學(xué)性能的增強(qiáng)材料。半水、無水可溶硫酸鈣晶須與水接觸或在潮濕的環(huán)境中可發(fā)生水化反應(yīng)而導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)和性能的破壞。無水死燒硫酸鈣晶須不存在水化問題，但其生產(chǎn)需要在700℃左右的溫度下煅燒進(jìn)行，造成生產(chǎn)成本過高，因此關(guān)于半水、無水可溶硫酸鈣晶須水化過程及穩(wěn)定化處理等問題的研究對硫酸鈣晶須工業(yè)生產(chǎn)及

2、應(yīng)用極為重要，本文對上述內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　 對半水硫酸鈣晶須水化產(chǎn)物進(jìn)行了形貌的實(shí)時(shí)、非實(shí)時(shí)觀測和XRD分析，結(jié)果表明半水硫酸鈣晶須水化過程的顯著特點(diǎn)在于其晶型的改變和由此引起的長徑比減小。研究結(jié)果還表明半水硫酸鈣晶須的水化過程包括三個(gè)階段：半水硫酸鈣晶須水化初始期，二水硫酸鈣晶須生成期，二水硫酸鈣晶須的粗化溶解及新的二水硫酸鈣晶體生成期。半水硫酸鈣晶須的水化過程與半水石膏的水化過程也略有不同。
　　 對硫酸鈣晶

3、須的表面性質(zhì)和表面結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了SEM,FTIR,XRD和XPS分析，結(jié)果表明：不同硫酸鈣晶須表面的鈣離子活性不同，晶須表面的活性點(diǎn)-鈣離子、羥基和晶須內(nèi)部的孔道是硫酸鈣晶須發(fā)生水化的主要原因。硫酸鈣晶須穩(wěn)定化處理的關(guān)鍵在于覆蓋其表面活性點(diǎn)和消除其內(nèi)部孔道。
　　 在不同溫度和不同時(shí)間下對硫酸鈣晶須進(jìn)行煅燒，并通過XRD對煅燒產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測定，發(fā)現(xiàn)其晶型和晶格結(jié)構(gòu)均有所變化，600℃左右煅燒的硫酸鈣晶須晶格結(jié)構(gòu)最為致密。水化試

4、驗(yàn)表明：不同溫度煅燒的硫酸鈣晶須具有不同的穩(wěn)定性，600℃以上溫度煅燒的硫酸鈣晶須具有很好的穩(wěn)定性，并且煅燒硫酸鈣晶須的晶型和晶格結(jié)構(gòu)差異是其穩(wěn)定性不同的主要原因。
　　 使用油酸鈉、草酸、檸檬酸、檸檬酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、月桂酸鈉、硬脂酸鈉和磷酸鈉等對半水硫酸鈣晶須進(jìn)行穩(wěn)定化處理，研究了穩(wěn)定劑用量、穩(wěn)定化處理溫度和時(shí)間等對半水硫酸鈣晶須穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明：磷酸鈉可以使半水硫酸鈣晶須的形貌保持不變，油酸鈉、檸檬酸鈉和硬脂酸

5、鈉對半水硫酸鈣晶須的穩(wěn)定效果明顯。在油酸鈉用量0.3％，穩(wěn)定化處理溫度100℃，穩(wěn)定化處理時(shí)間20min的條件下，實(shí)現(xiàn)了半水硫酸鈣晶須的穩(wěn)定。
　　 采用FTIR對油酸鈉穩(wěn)定化處理前后半水硫酸鈣晶須的表面基團(tuán)進(jìn)行了表征，在此基礎(chǔ)上對油酸鈉的穩(wěn)定化機(jī)理進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，油酸鈉在半水硫酸鈣晶須表面的吸附狀態(tài)隨用量的不同而不同，油酸鈉在晶須表面的吸附既有物理吸附又有化學(xué)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

6、晶須表面活性點(diǎn)-鈣離子的封閉作用、對晶須表面離子的阻溶作用以及對晶須表面性質(zhì)的改變是半水硫酸鈣晶須保持穩(wěn)定的根本原因。
　　 油酸鈉、硬脂酸鈉和檸檬酸鈉在半水硫酸鈣晶須的制備過程中都會對半水硫酸鈣晶須的結(jié)晶過程造成一定影響，并且影響半水硫酸鈣晶須生長的臨界用量各不相同。硬脂酸鈉在半水硫酸鈣晶須表面的吸附并不均勻，同時(shí)吸附狀態(tài)也隨用量的改變而改變。硬脂酸鈉對半水硫酸鈣晶須的成核速率和生長速度都有影響，半水硫酸鈣的形貌隨著硬脂酸鈉用