常压酸水体系制备无水硫酸钙晶须及形貌调控——评《硫酸钙晶须制备与性能机理研究》

现阶段,工业级的石膏原料主要有无水硫酸钙(CaSO_(4))、半水硫酸钙(CaSO_(4)·0.5H_(2)O)及二水硫酸钙(CaSO_(4)·2H_(2)O)三种。其中,又以无水硫酸钙晶须的工业性能最佳,其晶须直径为1-3μm、长径比介于30-80之间,能在高温条件下(150℃)维持稳定、不易相变,可以作为橡胶化工、造纸工艺、塑料加工等领域的功能剂,大幅提高工业品的经济、社会及环境等价值。

硫酸钙晶须/SBS复合改性沥青性能研究

为分析硫酸钙晶须(Calcium Sulfate Whisker,CSW)与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(Styrene⁃buta⁃diene⁃styrene Block Copolymer,SBS)复合改性沥青的常规物理性能和高低温流变性,采用沥青三大指标、动态剪切流变(Dynamic Shear Rheology,DSR)和弯曲梁流变(Bending Beam Rheology,BBR)试验,研究了不同CSW掺量对复合改性沥青基本性能和高低温流变性能的影响,并设置CSW改性沥青为对照组。研究结果表明:随着CSW掺量增加,CSW改性沥青的温度敏感性和高温性能提高而低温性能下降;掺量10%CSW改性沥青的针入度指数PI为-0.83,车辙因子G^(*)/sinδ为27.70 kPa,蠕变劲度模量S为368 MPa,蠕变速率m为0.271;CSW/SBS复合改性沥青的温度敏感性和高低温流变性能较CSW改性沥青均明显提高,其中,PI、G^(*)/sinδ和m分别提升了147.0%、82.3%和7.4%,S降低了19.5%。同时,掺量8%CSW/SBS复合改性沥青的高温、低温PG等级分别为82℃和-18℃,比CSW改性沥青的高低温等级分别升了两级和一级。因此,CSW可明显改善沥青的高温性能和温度敏感性,但对沥青低温性能稍微不利,若将其与SBS进行复合改性,可保证沥青的低温性能。

有机改性硫酸钙晶须在沥青改性中的应用

为了获得力学性能更好的改性沥青,从而改善传统基质沥青路面性能,采用以磷石膏为原料制备的有机改性硫酸钙晶须对沥青进行改性,通过材料制备、分析检测及混合料试验,研究了所制备的有机改性硫酸钙晶须对改性沥青三大指标、表观黏度和高温性能的影响,探究了所制备的不同沥青混合料的路用性能。结果表明:有机改性剂主要以化学吸附的形式作用在硫酸钙晶须表面,经组合有机改性剂改性处理的晶须材料与沥青更好地相容,有机改性硫酸钙晶须的添加,一定程度上增强了沥青与晶须黏结强度,提高了沥青的高温稳定性,但其低温性能有所下降;且马歇尔试验、冻融劈裂试验及车辙试验结果,进一步验证了有机改性硫酸钙晶须改性沥青混合料的水稳定性和高温稳定性均较好,因此以磷石膏为原料制备的有机改性硫酸钙晶须改性沥青的路用性能更佳。

硫酸钙晶须的制备及应用研究进展

硫酸钙晶须是一种性能优良的改性增强材料,但由于目前制备的硫酸钙晶须的产率较低、质量较差,致使其在实际应用中受到一定的限制。为推动该问题的解决,本文介绍了当前硫酸钙晶须的制备方法,分析了各方法的优缺点,并介绍了硫酸钙晶须在材料改性及环境材料等方面的应用,对今后硫酸钙晶须的开发及应用研究提出了一些建议。

阳离子对制备半水硫酸钙晶须影响的研究进展

可溶性离子对半水硫酸钙晶须的形貌和晶体生长的影响非常显著,为了深入理解晶须调控的基础理论,本文总结了脱硫石膏中不同种类和浓度的可溶性阳离子对晶须制备影响的研究进展。低浓度的Na^(+)对半水硫酸钙晶须的影响较小,几乎不影响晶须的形貌和表面光滑程度;K^(+)的含量适宜在3%(质量分数)及以下,较高含量下反而对半水硫酸钙晶须的生长有不利影响;Mg^(2+)使晶须表面更均匀,结晶度更高;微量具有选择性吸附作用的Al^(3+)对晶须长径比几乎没有影响;与K^(+)相类似,Fe^(3+)也具有最佳浓度,适宜低于2 mmol/L;与上述各阳离子不同的是,Cu^(2+)并非来自原料之中,是一种额外引入的离子,掺加适量的Cu^(2+)有利于形成表面光滑均匀的晶须。

硫酸钙晶须制备与应用研究进展

工业副产石膏是我国重要大宗固废,但综合利用率偏低,其大量堆积会浪费土地资源及污染环境。硫酸钙晶须是一种新型无机材料,广泛应用于建筑、医学、高分子材料改性等领域。将工业副产石膏转变为硫酸钙晶须,使其变废为宝资源化利用,可以提高企业经济效益,符合我国绿色发展的主题,具有广阔的市场前景。介绍了硫酸钙晶须各相态间的相互转换关系、制备硫酸钙晶须常见的工业石膏种类、硫酸钙晶须的制备方法及特点,总结了硫酸钙晶须的最新应用进展,并对硫酸钙晶须资源综合利用前景提出展望和建议。

化工企业脱硫石膏盐溶液法制备硫酸钙晶须的工艺研究

采用湿法脱硫工艺处理化工厂的废气时,会产生一种固体废弃物即脱硫石膏。与传统石膏相比,化工厂脱硫石膏中含有大量的有机杂质,综合利用难度更大。通过实验探索以化工厂脱硫石膏为原料制备硫酸钙晶须的生产工艺,分别采用盐溶液法制备晶须,探索盐溶液法中不同种类、不同浓度的盐溶液对产品的晶型形貌的影响。结果表明,采取盐溶液法制备晶须时,共对比5种不同盐溶液的效果,发现质量分数为10%的氯化钙中制备的晶须形貌最好,长径比为20~40,满足国标要求,且转化率较高。

硫酸钙晶须改性沥青研究现状与趋势

重点介绍硫酸钙晶须物化特性及对沥青的改性机理,梳理硫酸钙晶须表面改性、制备工艺及性能方面的研究成果,提出硫酸钙晶须改性沥青存在的问题和未来研究方向,指出未来应重点关注硫酸钙晶须制备工艺、与复合材料增柔增韧研究。最后通过分析磷石膏制备硫酸钙晶须改性沥青的应用优势,对推动磷固废的高附加值利用具有广阔的应用前景。

盐泥制备半水硫酸钙晶须的工艺研究

以盐泥为原料,采用水热法制备半水硫酸钙晶须。通过单因素试验法探究了反应温度、反应时间、反应物浓度、盐泥酸浸液pH值、预热温度等因素对硫酸钙晶须形貌的影响,然后通过正交实验确认了最佳试验条件。结果表明,盐泥水热法制备硫酸钙晶须的最佳条件为:反应温度130℃、反应时间2h、反应物浓度0.4mol/L、盐泥酸浸液pH值0.5、预热温度100℃。由此方法制备的半水硫酸钙晶须形貌均一,表面细致光滑,为细长针状,其长径比为266,平均长度为518.7μm,平均直径为1.95μm。该水热制备方法通过提前将盐泥转化为酸浸液,提高了钙离子的溶解度,无需进行高温搅拌,降低了对反应设备的要求,提高了生产安全性。

酸浸锰矿尾渣制备硫酸钙晶须的研究

文章简要介绍了电解锰尾渣现状,根据尾渣特性制备硫酸钙晶须,探讨不同工艺条件对硫酸钙晶须形貌的影响。在所研究范围内,酸浸锰矿温度为55℃、硫酸的滴加速度为5 mL/min、搅拌速度为150 r/min及保温时间为8 h时得到的硫酸钙晶须形貌最佳。文章为锰矿尾渣资源化利用提供新的发展方向。

半水硫酸钙晶须生产制备的研究现状

简要介绍了半水硫酸钙晶须的生长机理及其制备方法的优缺点。综述了原料技术品质、工艺技术参数和外加剂等因素对半水硫酸钙晶须制备的影响。此外,还探讨了半水硫酸钙晶须的改性方法及其应用领域。最后,分析了当前工业生产与应用中面临的关键问题,并提出了相应的解决方案。

硫酸钙晶须-玄武岩纤维改性AC-20沥青混合料配合比设计及性能验证

为研究硫酸钙晶须-玄武岩纤维改性沥青混合料常规路用性能与流变性能,通过体积指标测试、车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、低温小梁弯曲试验,对硫酸钙晶须-玄武岩纤维复合改性沥青混合料配合比进行调试,确定其最佳油石比并对各项路用性能指标进行测试。结果表明:在最佳油石比下,混合料各性能指标均满足设计及规范要求,硫酸钙晶须-玄武岩纤维复合材料的掺加能提高沥青路面的抗裂性能和耐久性。

家装石膏固废制备硫酸钙晶须研究综述

随着人们对家庭装修品质与环保的重视,作为具有优质环保属性的石膏材料应用越来越广泛。装修材料拆装过程中,产生大量的石膏固废,及时有效循环利用不仅能减少环境污染,还可以实现石膏资源的拓展。从家装石膏材料的种类、石膏固废的循环利用研究现状、家装固废制备硫酸钙晶须问题与发展建议等方面,综述家装石膏固废制备硫酸钙晶须的研究现状与可行性。后续研究过程,需要重点关注家装石膏固废分类分级应用、多场耦合与协同开展分选与提纯、循环利用构效与能效关系等方面,为石膏行业的可持续发展提供新的思路。

国内首套年产1万吨电石渣制备硫酸钙晶须项目正式投运

6月10日下午14点48分,河南开祥化工有限公司年产1万吨电石渣制备硫酸钙晶须项目一次性打通全流程并产出合格硫酸钙晶须产品,标志着国内首套电石渣制备硫酸钙晶须项目正式投运。据悉,该项目2022年7月开始动工,2023年12月机械竣工,2024年5月17日开始试生产,6月10日打通全流程并产出合格产品,目前产品硫酸钙含量、白度等主要性能指标均已达到团体标准。项目以企业生产1,4-丁二醇过程中产生的固废电石渣为原料,采用成熟的水热合成法联合结晶工艺,生产硫酸钙晶须产品。

制备方法与Ce^(3+)对二水硫酸钙晶须形貌的影响

本文以稀土石膏为原材料研究了制备方法对硫酸钙晶须(CSW)形貌和结构的影响,并以二水硫酸钙(分析纯)为原材料,CeCl_(3)·7H_(2)O为铈源,探究稀土铈的加入对CSW的结构和形貌的影响。利用SEM、XRD、XPS和FL等表征手段对CSW的结构、形貌和组成及其荧光性能等进行表征和分析。研究结果表明:采用微波法可以制备高长径比的CSW,其平均长度为263μm,平均长径比为39.50。Ce^(3+)以原子置换的形式进入CSW,对晶须的晶体结构不产生影响,但改善了CSW的形貌。添加2%(质量分数)的Ce^(3+)能够促进晶须向一维生长,使得CSW的长径比显著增加,而过量的Ce^(3+)会促使晶须横向生长。研究证明稀土石膏中含有微量的稀土元素Ce,同时发现由稀土石膏制备的CSW具有发射蓝光的特性,这对开发利用稀土石膏具有重要的理论指导意义。

高密度聚乙烯/硅烷偶联剂改性硫酸钙晶须复合材料的制备与性能

以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)改性的硫酸钙晶须(CSW)为高密度聚乙烯(HDPE)的填料,采用熔融共混法制备了HDPE/CSW复合材料。通过SEM、XRD、TG、DSC表征了KH570改性的CSW对复合材料HDPE/CSW的性能影响。结果表明,改性CSW质量分数为20%时,HDPE/CSW的拉伸和弯曲强度比纯HDPE分别增加9.28%和33.04%,且易产生异相结晶,提升了HDPE/CSW复合材料的耐热性和结晶度。纯HDPE的热降解反应活化能为244.11 k J/mol,改性CSW质量分数为50%时,HDPE/CSW复合材料的热降解反应活化能降到236.99 kJ/mol,表明CSW提升了HDPE/CSW复合材料的热降解反应速率,扩展了复合材料的使用范围。

添加剂对无水硫酸钙晶须生长的影响及分子动力学模拟

以硫酸铵废水为原料,采用水热法制备了无水硫酸钙晶须(CSW)。首先研究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和不同聚合度的聚乙二醇(PEG)对CSW生长行为的影响。然后用Materials Studio 2020软件对SDBS吸附在CSW表面进行分子动力学模拟,计算得到各晶面吸附能。结果表明,产物均为正交晶系的CSW。未加添加剂制备出的CSW平均长度为65.27μm,长径比为40,但表面粗糙,分布不均匀。加入4%(质量分数)SDBS制备出的CSW形貌最优,分布均匀,表面光滑且均为针状,平均长度为136μm,长径比为62。SDBS能促进CSW以螺旋位错的形式沿轴向生长,提高CSW长径比。

抗氧化剂对硫酸钙晶须/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

高密度聚乙烯(HDPE)存在耐热老化性、耐候性不足和易变性等缺陷,为此通过共混挤出制备了偶联剂改性硫酸钙晶须(CSW)/HDPE复合材料,并添加抗氧化剂1010作用于力学性能较优异的复合体系。通过扫描电镜观察到添加1010可减少复合体系的表面裂纹;力学性能测试表明,抗氧化剂1010对复合体系的力学性能具有抗老化效果,氧化时间为40 d时,抗老化效果更佳,保有率差最高为6.41%;通过热失重分析和差示扫描量热分析研究复合体系的热性能和结晶性能,证实抗氧剂1010可有效抑制热氧老化对偶联剂改性CSW/HDPE复合材料的损耗程度,阻止复合体系前期的热降解,使热性能更稳定,并提高了复合体系的结晶度。

Mg^(2+) 对半水硫酸钙晶须结晶习性的影响

本文以磷石膏为原料蒸压制备半水硫酸钙晶须,采用数字显微镜、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等微观测试方法对Mg^(2+)作用下的半水硫酸钙晶须微观形貌、组成及晶面发育情况等进行试验研究,运用分子动力学技术模拟计算Mg^(2+)在半水硫酸钙晶体晶面的相互作用能和径向分布函数,两者结合探讨Mg^(2+)对半水硫酸钙晶体不同晶面结晶习性的影响。结果表明,Mg^(2+)和半水硫酸钙晶体不同晶面的相互作用能从小到大顺序为:ΔE_((200))<ΔE_((002))<ΔE_((400))<ΔE_((020))<ΔE_((204))即Mg^(2+)主要吸附在半水硫酸钙晶体的(200)、(002)、(400)晶面上。Mg^(2+)与SO^(2-)_(4)间的作用距离小于Ca^(2+)与SO^(2-)_(4)间的作用距离,Mg与S之间产生了明显的电子效应,且电子效应随硫酸镁掺量的增加而增强,XRD衍射峰位置随硫酸镁掺量的增多向右偏移变得更加明显,说明有少量的Mg^(2+)嵌入半水硫酸钙晶格。在硫酸镁掺量0.15%(质量分数,下同)时,优先促进晶体c轴方向的生长,使半水硫酸钙晶须呈细长针状,平均长度为47.29μm,平均长径比为36.07;在硫酸镁掺量为0.30%时,抑制晶体沿c轴和径向的生长,使半水硫酸钙晶须呈细短针状,平均长度为39.72μm,平均长径比为28.91。

硫酸钙改性及其填充高分子材料的研究进展

硫酸钙晶须是一种截面均匀、形状完整、内部结构完善的纤维状(晶须状)单晶。由于它具有高强度、高模量、价格低廉、环保等优点,在工业生产中得到了广泛的应用。本文从硫酸钙晶须的制备、表面改性及其在高分子材料中的应用三个方面对硫酸钙晶须进行了全面的综述。最后,对硫酸钙晶须的发展前景进行了展望。