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(wú)水之分。它無(wú)毒無(wú)害,具有強(qiáng)度高、韌性好、耐高溫等優(yōu)點(diǎn),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(diǎn)(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(duì)半水硫酸鈣晶須進(jìn)行穩(wěn)定化處理,

2、封閉其表面活性點(diǎn),阻止其水化,從而滿(mǎn)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(guò)程和水化機(jī)理的基礎(chǔ)上,采用制備——穩(wěn)定化一體化機(jī)制對(duì)半水硫酸鈣晶須的穩(wěn)定化問(wèn)題進(jìn)行了研究。試驗(yàn)采用晶須制備后加藥的方式,詳細(xì)研究了穩(wěn)定化藥劑、穩(wěn)定化時(shí)間和藥劑用量等因素對(duì)半水硫酸鈣晶須穩(wěn)定化處理的影響。運(yùn)用生物顯微鏡觀察晶須的形貌,并測(cè)定其長(zhǎng)徑比隨時(shí)間的變

3、化曲線,初步研究了半水硫酸鈣晶須水化過(guò)程。結(jié)果表明半水硫酸鈣晶須水化過(guò)程的顯著特點(diǎn)在于晶須形貌的改變和由此引起的長(zhǎng)徑比減小。
　　 采用單因素條件實(shí)驗(yàn),使用油酸鈉、檸檬酸、檸檬酸鈉、KH-550和磷酸鈉對(duì)半水硫酸鈣晶須進(jìn)行穩(wěn)定化處理,研究了穩(wěn)定劑用量和穩(wěn)定化處理時(shí)間等對(duì)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(jìn)行表征。結(jié)果表明:油酸鈉對(duì)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(zhǎng)時(shí)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(shí)間25 min時(shí),半水硫酸鈣晶須靜置30min后水化率僅為2％。
　　 采用紅外光譜對(duì)不同藥劑在晶須表面的作用狀態(tài)進(jìn)行分析,并在此基礎(chǔ)上對(duì)油酸鈉、檸檬酸鈉、KH-550和磷酸鈉的穩(wěn)定化機(jī)理進(jìn)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(guò)化學(xué)吸附在晶須表面形成了油酸鈣。油酸鈉對(duì)半水硫酸鈣晶須表面活性點(diǎn)-鈣離子的封閉作用、對(duì)晶須表面離子的阻溶作用和其長(zhǎng)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(shí),晶須表面以物理吸附為主,此時(shí)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(duì)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