[发明专利]一种石膏粉末转型生产石膏晶须的方法

说明书

本发明公开了一种石膏粉末转型生产石膏晶须的方法，该方法是将石膏粉末浆料与碳酸铵盐和/或碳酸氢铵盐混合，先在室温下进行搅拌反应Ⅰ，再进行加热搅拌反应Ⅱ；或者，将石膏粉末浆料与碳酸盐混合，先在室温下进行搅拌反应Ⅰ，过滤分离碳酸钙，再将所述碳酸钙加入至含硫酸铵的溶液中，进行加热搅拌反应Ⅱ，即得。该方法通过控制溶液中Ca²⁺的过饱和度，并借助NH₄⁺的引导，迫使Ca²⁺与SO₄^2‑再度结合时，定向生长，形成纤维状的石膏晶须，具有工艺简单，生产效率高，产品质量好，生产成本低，操作方便等优点，适合于石膏粉末常压大规模生产石膏晶须的工业应用。

技术领域

本发明涉及一种石膏晶须的制备方法，具体涉及一种石膏粉末转型生产石膏晶须的方法，属于无机材料的制备领域。

背景技术

一般情况下，含Ca²⁺离子的溶液与含SO₄^2-离子的溶液混合后，形成的是具有层状晶体结构的二水硫酸钙(CaSO₄·2H₂O)石膏粉末，但通过控制二水硫酸钙晶体生长的速率，则可获得呈纤维状结构的直径达到纳米级的石膏晶须。石膏晶须是一种性价比高、力学性能良好以及对环境友好的材料，可应用于复合材料、造纸、催化、可生物降解材料等领域。

早在1960年国外就提出了石膏晶须的制备方法，经过几十年的发展，石膏晶须制备技术逐渐成熟，石膏晶须的制备方法分为三类:相转变法、结晶法和化学合成法。

相转变法是利用石膏二水相向半水相的转变制备晶须。原料为二水石膏，产物为半水石膏晶须。二水石膏向半水石膏转变的温度为107℃，并通过实验发现相变反应中110℃左右存在吸热现象。因此，二水石膏向半水石膏转变需要采用水热法、盐溶液法及有机溶剂法才能进行。水热法是采用纯水作为溶剂，加入石膏粉末后在高压釜中进行高压反应；由于采用了高压，水的沸点上升，以达到二水石膏向半水石膏的转变温度，进而实现半水石膏晶须的制备。盐溶液法是通过在纯水中加入CaCl₂和H₂SO₄或HCl配成盐溶液，之后加入石膏粉末，在常压条件下加热反应制备半水石膏晶须。有机溶剂法是采用以醇类物质为主的有机溶剂水溶液作为反应体系，以提高水的沸点，从而满足二水石膏向半水石膏的转变温度的需要。，从而在液相中能够进行晶须制备。相转变法的缺陷是，相转化不彻底，影响石膏晶须的成品率。

结晶法是利用二水硫酸钙在不同介质溶剂中溶解，温度降低时产生过饱和结晶的原理。一般在70～110℃的温度下先将粉末状石膏溶解，再将溶液温度降至20～40℃，结晶出二水石膏晶须，原料和产物均为二水石膏。结晶法主要依靠体系温度降低使溶解度降低来提供过饱和度，所以降温过程在结晶法制备石膏晶须中是最为重要的过程。然而，硫酸钙在溶液中的溶解度有限，且其溶解度随温度升降变化不大，利用结晶法生产二水石膏晶须生产效率低。