文石型碳酸鈣晶須制備工藝及其形成機(jī)理研究.pdf

1、碳酸鈣晶須是近年來開發(fā)出的新型晶須材料，具有優(yōu)良的耐高溫、絕緣、阻燃等功能，以及良好的機(jī)械強(qiáng)度、高彈性模量、高硬度等特點(diǎn)。因此，可作為新型復(fù)合材料的增韌補(bǔ)強(qiáng)劑在工程塑料、聚丙烯、尼龍、降解塑料、涂料以及生物活性材料等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。目前，國內(nèi)外制備碳酸鈣晶須的方法有碳酸化法、復(fù)分解反應(yīng)法、尿素水解法、碳酸氫鈣加熱分解法、超重力反應(yīng)結(jié)晶法等。其中，主要采用碳酸化法。但該法工藝復(fù)雜、反應(yīng)物濃度很低(約0.025mol/L)、晶須產(chǎn)率低、成

2、本高，文石型碳酸鈣晶須含量低、產(chǎn)物中方解石含量高(15～25﹪)，且晶須的長徑比僅為30左右。 碳酸鈣有方解石和文石兩種晶型。其中，處于亞穩(wěn)態(tài)的文石型晶體在水溶液中極易轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的方解石型晶體。因此，如何抑制方解石相的生成，穩(wěn)定文石型碳酸鈣，是目前碳酸鈣晶須制備過程中急待解決的技術(shù)難題。本論文針對這一技術(shù)關(guān)鍵，以復(fù)分解反應(yīng)為基礎(chǔ)，深入研究了液相中碳酸鈣晶須的形成機(jī)理。發(fā)現(xiàn)在弱堿性溶液中，鈣離子首先與碳酸氫根作用，形成中間體碳酸氫

3、鈣，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為碳酸鈣晶須。因此，體系pH值、鈣離子濃度、體系總碳濃度等對文石型碳酸鈣晶須的形成有極為顯著的影響。在此基礎(chǔ)上，研究出一種常壓弱堿性液相體系合成文石型碳酸鈣晶須新工藝。其最佳制備工藝條件是并流加料方式，反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)時(shí)間為4h，陳化時(shí)間為1h。在此條件下能夠制備出長度為20～40μm、長徑比達(dá)30～50的碳酸鈣晶須，且其含量達(dá)到95﹪以上。與碳酸化法相比，本工藝能夠?qū)⒎磻?yīng)物濃度提高到0.2mol/L左右，提高了8倍左