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硫酸钙晶须制备工艺研究

作　者: 臧月龙
导　师: 钟辉
学　校: 成都理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 硫酸钙晶须制备研究
分类号: TQ132.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

以金属,陶瓷和树脂为基质,添加各种晶须构成高性能复合材料已成为目前国际材料科学发展的趋势。然而,传统的晶须如碳晶须、碳化硅晶须、氮化硅晶须等价格高昂,严重限制了晶须复合材料的民用化,因此开发廉价晶须成为当今复合材料研究的热点之一。硫酸钙晶须作为一种新型材料,不但具有与碳纤维相近的力学性能,还具有耐高温、抗化学腐蚀,良好的相容性和平滑性,再生性能好,毒性低,容易进行表面处理等优点,而其价格仅为碳化硅晶须的1 /200～1 /300。因其高性价比及其在民用材料的巨大应用前景,而成为材料领域的研究焦点。目前制备硫酸钙晶须主要通过水热法,该法需在高温高压下反应,晶须长径比低,能耗高,对反应装置要求高,且难以大规模化生产,从而制约了该法的工业性应用。本文针对这一问题,利用工业产品硫酸铵和氯化钙为原料,提出两种合成硫酸钙晶须新工艺:(1)液相催化合成新工艺,利用自己开发的有机液相催化剂MZ—1的作用下,在室温下制备出了长度在70～80之间,直径在0.5～1.0之间,长径比达到80的二水硫酸钙晶须,所得晶须分散性好;(2)低温(0～100℃)水热法制备出了长度在80～90之间,直径在0.5～1.0之间,长径比达到85的二水硫酸钙晶须,该工艺大大提高了反应原料的浓度。研究表明,本液相催化合成新工艺最佳工艺条件为:反应物浓度0.5mol/L,有机液相催化剂MZ—1用量50ml,pH值控制在3,超声时间约30min。低温(0～100℃)水热法最佳工艺条件为:原料浓度1.0mol/L,反应温度80℃,反应时间30min,搅拌速度120r/min。本论文还探索研究了二水硫酸钙晶须在一定高温下加热转化为半水和无水硫酸钙晶须,得到了长径比较理想的半水和无水硫酸钙晶须。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第一章前言  9-25
  1.1 晶须介绍  9-15
    1.1.1 晶须的性能  10-11
    1.1.2 晶须的生长机理  11-13
    1.1.3 晶须增强复合材料  13-15
    1.1.4 晶须的毒性  15
  1.2 硫酸钙晶须的性质、特点  15-16
  1.3 硫酸钙晶须的应用  16-20
    1.3.1 硫酸钙晶须在塑料中的应用  16
    1.3.2 硫酸钙晶须在橡胶中的应用  16-17
    1.3.3 硫酸钙晶须在胶黏剂中的应用  17
    1.3.4 硫酸钙晶须在尼龙中的应用  17
    1.3.5 硫酸钙晶须在纸张中的应用  17-18
    1.3.6 硫酸钙晶须在水处理中的应用  18-19
    1.3.7 硫酸钙晶须在道路沥青中的应用  19
    1.3.8 硫酸钙晶须在摩擦材料中的应用  19
    1.3.9 硫酸钙晶须在其他方面的应用  19-20
  1.4 国内外硫酸钙晶须制备研究现状  20-23
    1.4.1 天然石膏制备硫酸钙晶须  20
    1.4.2 电石渣制备硫酸钙晶须  20-21
    1.4.3 卤渣制备硫酸钙晶须  21
    1.4.4 柠檬酸渣制备硫酸钙晶须  21-22
    1.4.5 烟气脱硫直接制备硫酸钙晶须  22
    1.4.6 磷石膏制硫酸钙晶须  22
    1.4.7 盐泥制备硫酸钙晶须  22-23
  1.5 硫酸钙晶须的研究意义  23
  1.6 当前硫酸钙晶须研究存在的问题  23
  1.7 预期研究思路和目标  23-24
  1.8 需要解决的关键技术问题，可能遇到的困难  24
  1.9 项目来源  24-25
第二章实验部分  25-29
  2.1 实验仪器与装备  25
  2.2 实验药品与试剂  25-26
  2.3 实验分析与测试方法  26
    2.3.1 Ca~(2+)分析方法  26
    2.3.2 产物形貌分析  26
    2.3.3 产物结构与成分分析  26
  2.4 工艺路线  26-27
  2.5 实验装置图  27-29
第三章液相催化合成硫酸钙晶须  29-37
  3.1 制备方法  29
  3.2 制备工艺条件实验研究  29-36
    3.2.1 反应原料浓度的选择  29-32
    3.2.2 有机液相催化剂 MZ—1 的影响  32-33
    3.2.3 PH 值的影响  33-34
    3.2.4 超声时间的影响  34-35
    3.2.5 产品表征  35-36
  3.3 小结  36-37
第四章低温水热法制备硫酸钙晶须  37-48
  4.1 二水硫酸钙晶须制备工艺条件实验研究  37-44
    4.1.1 反应原料浓度的选择  37-39
    4.1.2 反应时间的选择  39-41
    4.1.3 搅拌速度对硫酸钙晶须的影响  41-42
    4.1.4 反应温度对硫酸钙晶须的影响  42-43
    4.1.5 产物表征  43-44
  4.2 二水硫酸钙晶须转化为半水和无水硫酸钙晶须的研究  44-47
    4.2.1 二水硫酸钙晶须转化为半水硫酸钙晶须的研究  44-46
    4.2.2 二水硫酸钙晶须转化为无水硫酸钙晶须的探讨  46-47
  4.3 小结  47-48
第五章结论  48-49
致谢  49-50
参考文献  50-53
附录  53

硫酸钙晶须制备工艺研究

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