常压醇水法α-半水石膏的形貌调控及性能研究

发布时间：2017-07-18 09:09

  本文关键词：常压醇水法α-半水石膏的形貌调控及性能研究

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【摘要】：随着我国磷肥业的快速发展,至2015年底,我国磷石膏的堆积总量已超过5亿吨,大量石膏的堆存不仅占用大量土地,还会对水体、大气、环境造成严重的污染,因此实现磷石膏的资源化利用,防止二次污染,是目前亟待解决的问题。利用磷石膏呈湿态粉体、品位较高的特点,本文采用常压醇水法制备长径比大小不同的α-半水石膏,考察了醇溶液浓度、反应温度、反应时间、固液比、p H值等单因素及不同类型转晶剂对二水石膏脱水产物结晶水含量和晶体形貌的影响,对转晶剂作用机理进行简单分析,并进行了α-半水石膏晶须/PP复合材料的力学性能研究。实验研究发现:常压醇水法制备α-半水石膏的优化工艺条件为:醇浓度为50%、反应温度105℃、反应时间2 h、p H=5。固液比为1:9时,形成的晶体为细纤维状,长径比约为90:1~60:1;固液比为1:5时生成的晶体呈棒状,长径比约为12:1~8:1,测得24 h抗压强度为13.26MPa。无机盐类和大分子类转晶剂对产物晶体形貌的影响不大,获得产物晶体形貌尺寸未有明显变化。有机酸类和表面活性剂类转晶剂抑制晶体向c轴方向生长的较为明显,可获得长径比为3:1~1:1的短柱状高强α-半水石膏。有机酸类转晶剂在晶体表面的赋存状态分析:是由于有机酸类物质在溶液中电离出羧酸根离子,与溶液中溶解的钙离子络合,生成一种大分子薄膜吸附在晶体的(111)面上,抑制c轴方向的生长,达到改变晶体形貌的目的。经不同改性处理的晶须/PP复合材料的之间的粘结情况较未改性处理的复合材料的粘结情况好,各方面的综合力学性能也有所提高。在晶须添加量为10%时,经硬脂酸钠和硅烷偶联剂KH-550处理的晶须/PP复合材料相对纯PP拉伸强度分别提高4.89%、11.40%。这两种不同改性剂处理的复合材料中,采用硅烷偶联剂KH-550处理的晶须/PP复合材料增韧效果较好,拉伸断裂伸长率也较大。
【关键词】：磷石膏 α-半水石膏 常压醇水法 转晶剂 复合材料
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ177.37
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-25
• 1.1 研究背景10-14
• 1.1.1 磷石膏的产生及综合利用率10-11
• 1.1.2 国内外磷石膏的利用现状11-13
• 1.1.3 磷石膏制备α-半水石膏的优势13-14
• 1.2 α-半水石膏的研究现状14-18
• 1.2.1 α-半水石膏的形成机理14-15
• 1.2.2 α-半水石膏的制备方法15-16
• 1.2.3 α-高强石膏的应用16-17
• 1.2.4 α-半水石膏晶须的应用17-18
• 1.3 α-半水石膏晶形调控技术研究现状18-20
• 1.3.1 α-半水石膏的晶体形貌18-19
• 1.3.2 晶形调控技术研究现状19-20
• 1.4 选题目的和意义20-22
• 1.4.1 研究目的20-21
• 1.4.2 研究意义21-22
• 1.5 本论文研究内容、创新点及技术路线22-25
• 1.5.1 研究内容22-23
• 1.5.2 创新点23
• 1.5.3 技术路线23-25
• 2 原材料、设备及实验方法25-33
• 2.1 原材料25-29
• 2.1.1 磷石膏25-27
• 2.1.2 化学试剂27-28
• 2.1.3 实验设备与仪器28-29
• 2.2 实验方法29-33
• 2.2.1 实验步骤29-30
• 2.2.2 分析测试方法30-33
• 3 工艺条件对常压醇水法α-半水石膏的影响33-45
• 3.1 醇溶液浓度33-35
• 3.1.1 醇溶液浓度对二水石膏转化率的影响33-34
• 3.1.2 醇溶液浓度对晶体形貌的影响34-35
• 3.2 反应温度35-37
• 3.2.1 反应温度对二水石膏转化率的影响35-36
• 3.2.2 反应温度对晶体形貌的影响36-37
• 3.3 固液比37-39
• 3.3.1 固液比对二水石膏转化率的影响37-38
• 3.3.2 固液比对晶体形貌的影响38-39
• 3.4 pH值39-41
• 3.4.1 pH比对二水石膏脱水速率的影响39-40
• 3.4.2 pH对晶体形貌的影响40-41
• 3.5 优化工艺条件下半水石膏的特性41-43
• 3.6 本章小结43-45
• 4 转晶剂对α-半水石膏晶体的形貌调控45-73
• 4.1 前言45-46
• 4.2 无机盐类转晶剂46-48
• 4.2.1 硫酸铝46-48
• 4.3 有机类转晶剂48-57
• 4.3.1 丁二酸48-50
• 4.3.2 顺丁烯二酸50-52
• 4.3.3 柠檬酸52-54
• 4.3.4 三聚氰胺54-55
• 4.3.5 性能测定55-57
• 4.4 大分子类转晶剂57-60
• 4.4.1 糊精57-59
• 4.4.2 明胶59-60
• 4.5 表面活性剂类60-65
• 4.5.1 十二烷基苯磺酸钠60-62
• 4.5.2 单硬脂酸甘油酯62-64
• 4.5.3 性能测定64-65
• 4.6 有机酸类转晶剂在晶体表面的赋存状态65-72
• 4.6.1 有机酸在不同晶面的选择吸附67-71
• 4.6.2 红外分析71-72
• 4.7 本章小结72-73
• 5 α-半水石膏晶须对PP性 能的影响73-81
• 5.1 改性剂对复合材料分子间化学键合的影响73-75
• 5.2 α-半 水石膏晶须对PP拉伸强度的影响75-77
• 5.3 α-半 水石膏晶须对PP冲击强度的影响77-78
• 5.4 晶须/PP复合材料冲击断口界面情况78-80
• 5.5 本章小结80-81
• 结论81-83
• 致谢83-84
• 参考文献84-90
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果90

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本文编号：556961