[发明专利]一种提高半水硫酸钙晶须稳定性的常温改性方法

说明书

一种提高半水硫酸钙晶须稳定性的常温改性方法，采用单掺草酸钠、氟化钠和海藻酸钠作为改性剂，无水乙醇和去离子水作为复合改性介质，基于溶度积原理，选用生成沉淀溶度积远小于硫酸钙且能溶于复合介质中的改性剂，控制复合介质体积比，使溶液介电常数下降，降低半水硫酸钙溶解度，通过沉淀转化的方式对半水硫酸钙晶须进行表面改性，本发明是在常温状态下得到了与无机基体相容性良好的改性半水硫酸钙晶须，改性制备成本低，改性介质可重复利用，对半水硫酸钙晶须的广泛应用具有重要的指导意义。

技术领域

本发明设计硫酸钙晶须的改性，特别涉及一种提高半水硫酸钙晶须稳定性的常温改性方法。

背景技术

硫酸钙晶须分为无水硫酸钙晶须、半水硫酸钙晶须和二水硫酸钙晶须三种。二水硫酸钙晶须在110℃以上失去增强作用，半水和无水硫酸钙晶须则具有较高的强度和使用价值。此外，二水石膏在150℃左右干燥得到半水硫酸钙晶须，180℃以上干燥得到无水硫酸钙晶须。工业生产无水硫酸钙晶须需要经过脱水、煅烧等工艺处理，消耗大量的能源，并且带来环境污染问题。相比之下，生产半水硫酸钙晶须能耗较低，没有环境污染。

由于半水硫酸钙晶须与水接触或在潮湿环境中会导致晶体结构破坏和性能丧失，因此需要对半水硫酸钙晶须进行稳定化处理。东北大学王宇斌等人的研究表明，半水硫酸钙晶须稳定化处理的关键在于消除其内部孔道和覆盖其表面羟基化活性点。青海大学袁文进等人采用戊二醛交联聚乙烯醇改性硫酸钙晶须/PVC复合材料具有极强的界面相互作用和良好的机械性能。华东理工大学崔嘉阳等人将戊二醛交联壳聚糖作为硫酸钙晶须表面涂层得到了热性能良好的聚氯乙烯复合材料。改性硫酸钙晶须在聚合物基体中取得了良好的应用，但是以往的半水硫酸钙晶须表面改性方法也存在着改性半水硫酸钙晶须与无机材料基体相容性差的弊端。在水溶液中，当温度高于107℃时，二水硫酸钙的溶解度大于半水硫酸钙的溶解度，半水硫酸钙才会结晶析出。醇类等有机溶剂加入水中，可以使水的介电常数降低，无机物的溶解度随溶剂介电常数降低而减少。因此本发明基于溶度积原理，选用生成沉淀溶度积远小于硫酸钙且能溶于复合介质中的改性剂，控制复合介质体积比，使溶液介电常数下降，降低半水硫酸钙溶解度，通过沉淀转化的方式对半水硫酸钙晶须进行表面改性，得到了与无机基体相容性良好的改性半水硫酸钙晶须，对半水硫酸钙晶须的应用具有重要的指导意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种提高半水硫酸钙晶须稳定性的常温改性方法，三种改性剂均可与钙离子生成极难溶沉淀，结合于半水硫酸钙晶须表面，而且过程中无热源，环保节能，复合改性介质可重复利用。改性后的半水硫酸钙晶须在水中溶解度降低并且能够保持晶体结构和性能的稳定，且其改性制备成本低，能够被广泛应用于众多领域。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种提高半水硫酸钙晶须稳定性的常温改性方法，将改性剂与半水硫酸钙晶须加入复合改性介质中，在常温下通过沉淀转化的方式对半水硫酸钙晶须进行表面改性。过程中可进行搅拌，搅拌速率300r/min，改性时间5min。其中所述改性剂与钙离子生成沉淀的溶解度远小于硫酸钙，且能够溶于复合改性介质中。

可通过控制复合介质体积比，使溶液介电常数下降，降低半水硫酸钙溶解度。

所述改性剂为海藻酸钠((C₆H₇NaO₆)_x)、草酸钠(C₂Na₂O₄)或氟化钠(NaF₂)。

所述海藻酸钠为白色或淡黄色粉末，纯度99.5％以上，细度200目以下，含水率小于0.1％；所述草酸钠为白色结晶性粉末，纯度99.5％以上，细度200目以下，含水率小于0.1％；所述氟化钠为无色晶体或白色粉末，纯度99.5％以上，细度200目以下，含水率小于0.1％。

所述改性剂与半水硫酸钙晶须的质量比为1～4:20。