硫酸钙晶须制备新工艺与应用研究

发布时间：2017-03-20 16:12

  本文关键词：硫酸钙晶须制备新工艺与应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：新材料产业作为21世纪三大高新技术产业之一，是现代工业快速发展的基础和支撑。晶须材料可广泛用于复合材料领域，作为填充剂和增强剂，使之具备高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀、轻质等优良的综合性能，其研究具有重要的意义。然而，国内外现已开发出的晶须材料，如碳化硅晶须、氮化硅晶须、氧化铝晶须等多数价格高昂、制备工艺复杂，限制了其应用领域的拓展。硫酸钙晶须作为一种性价比高、绿色环保型晶须材料，其原料资源丰富、制备工艺简单、价格低廉，可用作增强材料、摩擦材料、环保过滤材料、涂料纸张填充材料等，有着广阔的应用前景和实用价值。 水热法制备硫酸钙晶须，其生产成本较低、产品分散性好，是目前研究和生产的主要方法之一。但此法仍存在设备要求较高、安全性能差、形貌不均、长径比低等问题，尚未实现大规模的工业化生产。 本文针对以上技术问题，提出低温常压酸化法新工艺制备硫酸钙晶须，选用建筑石膏作为原料，硫酸作为主要促进剂，制备出的产品为半水硫酸钙晶须，纯度96%，直径为0.5-2μm，长度为70-100μm，长径比为50-70，可以直接应用于200℃以下聚合物复合材料增强。本文研究的主要内容和结论如下： （1）以硫酸为主要促进剂，将传统制备工艺中的反应温度从140℃降低到70℃，同时保证产品为半水硫酸钙晶须，反应无须使用水热条件，在低温水浴下即可完成，克服了水热法设备要求高的缺点，提高了安全性能； （2）以建筑石膏为原料，硫酸和明矾作为促进剂，大大提高了晶须产品的形貌均匀程度，长径比较高，符合工业应用要求； （3）得到了较优工艺条件为：石膏与水配比1:20，石膏与硫酸配比1:6，明矾用量9%，滴加速度2mL·min~(-1)，水浴温度70℃，陈化时间1h； （4）制得的产品为半水硫酸钙晶须，纯度97.6%，长径比在50-70；经250-300℃煅烧后制得无水硫酸钙晶须，纯度96.3%，，长径比在30-50。 此外，本文还对硫酸钙晶须增强复合材料展开了探索性实验，结果表明，本工艺制备的无水和半水硫酸钙晶须改性后均可作为增强组元填充PE树脂，制成的PE/CSW复合材料，其力学性能（如缺口冲击强度和弹性模量）得到了一定程度的改善。
【关键词】：硫酸钙晶须 建筑石膏 制备新工艺 应用研究
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TQ132.32
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-24
• 1.1 晶须概述10-15
• 1.1.1 晶须研究意义10
• 1.1.2 晶须研究进展10-11
• 1.1.3 晶须生长机理11-12
• 1.1.4 晶须特性12-13
• 1.1.5 无机晶须分类及应用13-15
• 1.2 硫酸钙晶须研究意义15-16
• 1.2.1 硫酸钙晶须概述15
• 1.2.2 硫酸钙晶须优势与研究意义15-16
• 1.3 硫酸钙晶须制备工艺研究16-20
• 1.3.1 硫酸钙晶须研究概述16-17
• 1.3.2 硫酸钙晶须生长机理17
• 1.3.3 水热法17-18
• 1.3.4 常压酸化法18-19
• 1.3.5 微乳法19
• 1.3.6 其他制备方法19-20
• 1.4 硫酸钙晶须应用前景研究20-22
• 1.4.1 硫酸钙晶须应用研究概述20
• 1.4.2 硫酸钙晶须在复合材料中的应用20-21
• 1.4.3 硫酸钙晶须在沥青改性中的应用21
• 1.4.4 硫酸钙晶须在环境工程中的应用21-22
• 1.4.5 硫酸钙晶须在涂料和油漆中的应用22
• 1.4.6 硫酸钙晶须在造纸中的应用22
• 1.5 目前硫酸钙晶须研究存在的问题22
• 1.6 项目来源22-23
• 1.7 项目主要研究内容23-24
• 1.7.1 实验工艺及原料选择23
• 1.7.2 预期目标和成果23-24
• 第2章 实验仪器、药品及测试方法24-30
• 2.1 实验仪器与设备24
• 2.2 实验药品24-25
• 2.3 实验分析测试与表征方法25-28
• 2.3.1 原料与产品的成分分析25-27
• 2.3.2 产品形貌分析27
• 2.3.3 产品其他表征27-28
• 2.4 工艺流程28-29
• 2.5 实验装置29-30
• 第3章 硫酸钙晶须制备新工艺研究30-49
• 3.1 原料的选择30-37
• 3.1.1 硫酸钙为原料制备晶须30-32
• 3.1.2 氧化钙为原料制备晶须32-35
• 3.1.3 以建筑石膏为原料35-36
• 3.1.4 原料选择结果与讨论36-37
• 3.2 以建筑石膏为原料制备硫酸钙晶须工艺37-42
• 3.2.1 石膏与水的配比对反应的影响37-38
• 3.2.2 硫酸用量对反应的影响38
• 3.2.3 滴加速度对反应的影响38-39
• 3.2.4 陈化时间对反应的影响39-40
• 3.2.5 水浴温度对反应的影响40-41
• 3.2.6 明矾用量对反应的影响41-42
• 3.3 正交试验确定较优工艺42-44
• 3.3.1 设计正交实验表42
• 3.3.2 正交实验结果分析42-44
• 3.4 产品分析与表征44-48
• 3.4.1 产品纯度分析44-45
• 3.4.2 X 射线衍射分析45-46
• 3.4.3 SEM 图表征46-47
• 3.4.4 热重分析47-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第4章 硫酸钙晶须增强复合材料探索实验49-52
• 4.1 实验部分49-50
• 4.1.1 硫酸钙晶须的表面改性49
• 4.1.2 硫酸钙晶须增强复合材料49-50
• 4.2 产品表征50-51
• 4.2.1 缺口冲击强度50
• 4.2.2 弹性模量50
• 4.2.3 拉伸应力50-51
• 4.3 本章小结51-52
• 结论52-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-58
• 附录58

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 于腾;原位聚合制备PCL/CaSO_4晶须复合材料及其性能研究[D];大连海事大学;2013年

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本文编号：258080