[发明专利]一种醇-水混合体系中制备纳米硫酸钙以及硫酸钙晶须的方法

说明书

本发明涉及一种在醇‑水混合体系中制备纳米硫酸钙以及硫酸钙晶须的方法，包括如下步骤：在可溶性氨基酸钙盐的水溶液或可溶性钙盐的水溶液中加入一定比例的醇，混合搅拌均匀；向混合液中直接加入稀硫酸或者硫酸盐溶液，反应达到终点后，快速过滤或陈化一定时间，经后处理即可得到纳米硫酸钙或硫酸钙晶须。本发明方法具有工艺简单、条件可控范围大、原料廉价易得、操作简便等优点，适用于工业大规模生产。

技术领域

本发明涉及原材料生产技术领域。具体而言，本发明涉及一种在醇-水体系中可大规模简单、经济生产高品质纳米硫酸钙以及硫酸钙晶须的方法。

背景技术

纳米硫酸钙是一种廉价的纳米粉体材料，它不仅保留了块体硫酸钙的无毒、轻质、胶凝性好、隔声、隔热、阻燃性好等优良性能，还兼有纳米尺寸材料特性，它具有耐高温、抗化学腐蚀、韧性好、强度高等优点，是一种重要的功能性填料和基质材料。因此可以广泛应用于医学、化工、造纸、石油、环保等诸多领域。

目前制备纳米硫酸钙的方法主要有微乳液法、微波法。其中微乳液法是纳米硫酸钙的主要制备方法，这种方法的实验装置简单，操作方便，可以人为控制粒径。但是此方法中使用了有机溶剂以及表面活性剂使溶液中形成水包油型或油包水型，不利于环境保护，对环境污染较大。

硫酸钙晶须是指硫酸钙的纤维状单晶体，具有机械强度好、无毒、稳定、价廉等特点，可作为增强材料用于聚氨酯、塑料、橡胶、水泥、陶瓷、造纸、胶粘剂、摩擦材料等领域，其可控制备近年来日益受到重视。

电石渣是工业生产聚氯乙烯、聚乙烯醇、乙炔气等产品过程中，电石水解后产生的工业废弃物，其主要成分氢氧化钙一般占干基总质量的70-80％，每消耗1t电石将产生1.5-2t的电石渣干基。

目前制备硫酸钙晶须的方法主要有以下两种：

1、常压酸化法，其是在一定温度下，高浓度二水硫酸钙悬浮液在酸性溶液 中，可以转变成针状或纤维状半水硫酸钙晶须。

2、“水热法”，其是在密闭的容器中、采用水溶液作为反应介质，通过对反应容器加热，创造一个高温、高压的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶的湿化学方法。

但是，我国硫酸钙生产依然存在着以下问题：

1、对于常压酸化法，由于其制备是在强酸介质中进行，操作及控制较困难、设备要求高和设备投资大等因素导致用常压酸化法的投资大。

2、水热条件下，晶体生长是在非受迫情况下进行的，反应温度、升温速率、压力、介质、添加剂种类及数量等都会很明显地表现在晶体形貌的变化上。这种方法成本比较高，而其应用受到了限制。规模制备硫酸钙晶须产品的可能性较小。

3、我国每年数千万吨的电石渣、氯化钙等副产资源没有得到很好应用。开发高品质纳米硫酸钙以及硫酸钙晶须的生产新工艺，对于减碳、推行循环经济及推动硫酸钙及其应用行业的技术进步很有意义。

目前，尚无人研发在醇水混合体系中制备纳米硫酸钙及其晶须的方法。

在本研发团队在前期研究基础上，发明了一种快速制备高品质纳米硫酸钙以及硫酸钙晶须方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速制备纳米硫酸钙以及硫酸钙晶须的方法。

我们在研究中发现，醇能够很好抑制硫酸钙晶体的生长，并且使硫酸钙晶体的侧向和轴向生长速率有巨大差异并向着一维延伸生成硫酸钙晶须。在醇水体系中，反应完毕后快速过滤或陈化一定时间即可得到纳米硫酸钙或硫酸钙晶须。在本方法中利用氯化钙、甘氨酸钙、芒硝、硫酸钠等可溶性原料，在醇-水 混合溶液中，不同条件下均可得到纳米硫酸钙或硫酸钙晶须。

基于上述发现，我们通过反复摸索和工艺优化，终于发明了一种简单经济、快速方便、可大量生产纳米硫酸钙以及硫酸钙晶须的方法。