一種花束狀二水硫酸鈣制備方法
【專利摘要】一種花束狀二水硫酸鈣制備方法，屬于材料化學無機材料制備【技術領域】。由下述方法制得：以0.1-0.5M氯化鈣提供鈣源，0.05-0.25M硫酸鋁鉀提供硫酸根，在低濃度（0.1-0.5wt%）CMC水溶液中25-80℃下合成，反應0.5h后以乙醇和去離子水為淋洗液室溫洗滌，過濾，50-80℃干燥3-10小時后得到花束狀二水硫酸鈣。該方法所選原材料價格低廉，合成路線簡單，操作方便，具有廣泛的應用前景。
【專利說明】一種花束狀二水硫酸鈣制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于材料化學無機材料制備【技術領域】，更具體地說涉及一種花束狀二水硫酸鈣的制備方法。
【背景技術】
[0002]晶體的結構與形貌控制在晶體工程研究中充滿挑戰(zhàn)，而且一直引起不同領域科學工作者的廣泛興趣。
[0003]二水硫酸鈣，又稱石膏。作為一種歷史悠久的礦物原材料，因其對生態(tài)環(huán)境友好、物理性能獨特且易于加工，在環(huán)境、衛(wèi)生、建筑等領域越來越具有廣闊的開發(fā)與應用前景。近十幾年，國內外對石膏主要集中在晶相轉變與穩(wěn)定化研究方面，通過摻雜金屬無機鹽、無機小分子或有機聚合分子控制建筑石膏的水化進程，進而研究石膏強度隨其硬化體微結構變化的影響。Μ.M.Rashad于磷酸溶液模擬環(huán)境中研究了有機/無機添加劑對石膏晶體形成的光譜變化；St6phane Veesler研究了不同類型羧酸環(huán)境中半水石膏向二水石膏的轉化關系；彭家惠以骨膠、三聚磷酸鈉等對建筑石膏水化進程的影響進行研究，提出了添加劑對建筑石膏的緩凝機理；袁致濤在研究多種穩(wěn)定劑對半水石膏晶須穩(wěn)定化處理方面提出了穩(wěn)定劑對晶須表面的吸附作用。但是，目前為止，關于水溶液中引入低濃度增稠劑對二水石膏礦化后晶體形貌影響的報道卻很少。 [0004]作為一種經化學改性而得到的纖維素羧甲基纖醚化物，羧甲基纖維素鈉(CMC)具有比其它增稠劑與穩(wěn)定劑更加優(yōu)異的性能，在食品、衛(wèi)生、醫(yī)藥、日化等領域有著廣泛的應用前景。眾所周知，石膏制品性能的影響因素有石膏品位、凝結時間、脫模時間、摻合料品種等。不同品種摻和料會引起石膏的微結構變化，進而影響石膏制品的性能。因此選擇適宜品種的摻合料制備特殊形貌的石膏尤為重要。

【發(fā)明內容】

[0005]為解決現有技術問題，本發(fā)明提供了一種花束狀二水硫酸鈣制備方法。從鹵化鈣與硫酸鹽的復分解反應出發(fā)，進而合成含有兩個結晶水的硫酸鈣，最后制備成一種花束狀二水硫酸鈣，合成路線簡單，操作方便，產率較高，進一步增加石膏產品的種類，有望作為建材產品。
[0006]本發(fā)明所采用的技術方案如下:
[0007]一種花束狀二水硫酸鈣的制備方法，其包含以下步驟:
[0008]A.鹵化鈣溶液配制:將增稠劑攪拌加入含去離子水的反應器中，攪拌、超聲至溶解；然后加入鹵化鈣，攪拌至溶解。
[0009]B.二水硫酸鈣制備:將硫酸鹽攪拌加入至步驟A鹵化鈣溶液中，繼續(xù)攪拌至沉淀出現，過濾得到二水硫酸鈣濾餅；
[0010]C.洗滌:過濾得到的二水硫酸鈣濾餅直接以乙醇和水洗滌，或烘干后直接加乙醇和水洗漆;[0011 ] D.干燥:乙醇和水洗滌過的二水硫酸鈣烘干得花束狀二水硫酸鈣。
[0012]所述的步驟A得到的鹵化鈣溶液是指在濃度為0.1-0.5wt% (優(yōu)選0.2-0.4wt%)的增稠劑溶液中加入當量濃度鹵化鈣，鹵化鈣濃度0.1-0.5M，25-80°C攪拌0.5小時。
[0013]所述的增稠劑是指羧甲基纖維素鈉(CMC)。
[0014]所述的鹵化鈣是指氯化鈣。
[0015]所述的硫酸鹽是指十二水硫酸鋁鉀。
[0016]所述的步驟C的洗滌是指過濾得到的硫酸鈣濾餅加乙醇和水室溫下過濾淋洗，或過濾得到的硫酸鈣濾餅50-80°C烘干后加乙醇和水室溫下過濾淋洗。
[0017]所述的步驟D的干燥是指洗滌過的硫酸鈣濾餅經50_80°C烘干3-10小時得花束狀二水硫Ife鈣。
[0018]本發(fā)明實施的具體工藝過程為:
[0019]將一定體積的去離子水配制成濃度0.1-0.5wt%的羧甲基纖維素鈉(CMC)溶液，25-80°C下超聲、攪拌0.5小時后加入當量濃度0.1-0.5M的氯化鈣，25_80°C下繼續(xù)攪拌0.5小時，然后將當量濃度0.05-0.25M的十二水硫酸鋁鉀攪拌加入至氯化鈣溶液中，25-80°C下繼續(xù)攪拌0.5小時，過濾得到二水硫酸鈣濾餅。過濾得到的硫酸鈣濾餅加乙醇和水室溫下過濾淋洗，或過濾得到的硫酸鈣濾餅50-80°C烘干后加乙醇和水室溫下過濾淋洗。洗滌過的硫酸鈣濾餅經50-80°C烘干3-10小時得花束狀二水硫酸鈣。
[0020]本發(fā)明的一種花束狀二水硫酸鈣制備方法，從鹵化鈣與硫酸鹽的復分解反應出發(fā)，進而合成含有兩個結晶水的硫酸鈣，最后制成一種花束狀二水硫酸鈣材料，合成路線簡單，操作方便，產率較高，并且所得的花束狀二水硫酸鈣材料為扇形的花束狀。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]為了更清晰明確地表達該發(fā)明實施例的技術方案，以下對實施例描述中所使用的附圖作簡單介紹。顯然，以下描述中的附圖僅為本發(fā)明的一些實施例，對于該領域普通技術人員來講，在未付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可依據此類附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1是本發(fā)明一種花束狀二水硫酸鈣的整個合成路線圖；
[0023]圖2是本發(fā)明一種花束狀二水硫酸鈣的掃描電子顯微鏡照片；
[0024]圖3是本發(fā)明一種花束狀二水硫酸鈣的X-射線粉末衍射圖；
[0025]圖4是本發(fā)明一種花束狀二水硫酸鈣的傅里葉變換紅外光譜圖；
[0026]圖5是本發(fā)明一種花束狀二水硫酸鈣的透射電鏡圖。
【具體實施方式】
[0027]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
[0028]實施例1
[0029]將500mL的去離子水配制成0.2wt%的羧甲基纖維素鈉(CMC)溶液，30°C下超聲、攪拌0.5小時后加入當量濃度0.1M的氯化鈣，30°C下繼續(xù)攪拌0.5小時；然后將當量濃度
0.05M的十二水硫酸鋁鉀攪拌加入至氯化鈣溶液中，30°C下繼續(xù)攪拌至沉淀出現，過濾得到二水硫酸鈣濾餅；得到的硫酸鈣濾餅加乙醇和水室溫下過濾淋洗，或過濾得到的硫酸鈣濾餅60°C烘干后加乙醇和水室溫下過濾淋洗；洗滌過的硫酸鈣濾餅經50°C烘干5小時得花束狀二水硫酸鈣。
[0030]對上述制備得到的一種花束狀二水硫酸鈣物相進行測量分析，得到如圖2所示的掃描電子顯微鏡照片，由圖2可知:得到的二水合硫酸鈣呈花束狀形貌。
[0031 ] 圖3是該種花束狀二水硫酸鈣的X-射線粉末衍射圖，由圖3可知:花束狀二水硫
酸鈣結晶度較高。
[0032]圖4是該種花束狀二水硫酸鈣的傅里葉變換紅外光譜圖，由圖4可知:35220^1與3399cm—1附近吸收帶歸屬于花束狀二水硫酸鈣羥基與結晶水的伸縮振動，1619cm—1附近吸收帶歸屬于花束狀二水硫酸鈣羥基的彎曲振動，1103cm_1>667cm_1與5980^1附近吸收帶歸屬于花束狀二水硫酸鈣硫酸根的伸縮振動與彎曲振動。
[0033]圖5是該種花束狀二水硫酸鈣的透射電鏡圖，由圖5可知:花束狀二水硫酸鈣呈單晶態(tài)結構，且優(yōu)先暴露(021)與(041)晶面。[0034]實施例2
[0035]將1000mL的去離子水配制成0.4wt%的羧甲基纖維素鈉(CMC)溶液,50°C下超聲、攪拌0.5小時后加入當量濃度0.3M氯化鈣，50°C下繼續(xù)攪拌0.5小時；然后將當量濃度
0.15M的十二水硫酸鋁鉀攪拌加入至氯化鈣溶液中，50°C下繼續(xù)攪拌至沉淀出現，過濾得到二水硫酸鈣濾餅；得到的硫酸鈣濾餅加乙醇和水室溫下過濾淋洗，或過濾得到的硫酸鈣濾餅70°C烘干后加乙醇和水室溫下過濾淋洗；洗滌過的硫酸鈣濾餅經80°C烘干8小時得花束狀二水硫酸鈣。
[0036]對上述制備得到的一種花束狀二水硫酸鈣物相進行測量分析，得到類似如圖2所示的掃描電子顯微鏡照片，類似如圖3所示的X-射線粉末衍射圖，類似如圖4所示的傅里葉變換紅外光譜圖，類似如圖5所示的透射電鏡圖。
[0037]實施例3
[0038]將5000mL的去離子水配制成0.5wt%的羧甲基纖維素鈉(CMC)溶液，80°C下超聲、攪拌0.5小時后加入當量濃度0.5M氯化鈣，80°C下繼續(xù)攪拌0.5小時；然后將當量濃度
0.25M的十二水硫酸鋁鉀攪拌加入至氯化鈣溶液中，80°C下繼續(xù)攪拌至沉淀出現，過濾得到二水硫酸鈣濾餅；得到的硫酸鈣濾餅加乙醇和水室溫下過濾淋洗，或過濾得到的硫酸鈣濾餅80°C烘干后加乙醇和水室溫下過濾淋洗；洗滌過的硫酸鈣濾餅經60°C烘干10小時得花束狀二水硫酸鈣。
[0039]對上述制備得到的一種花束狀二水硫酸鈣物相進行測量分析，得到類似如圖2所示的掃描電子顯微鏡照片，類似如圖3所示的X-射線粉末衍射圖，類似如圖4所示的傅里葉變換紅外光譜圖，類似如圖5所示的透射電鏡圖。
[0040]以上所述僅為本發(fā)明做進一步描述，并非限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明精神原則內，所做的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種花束狀二水硫酸鈣的制備方法，其特征在于，包含以下步驟: A.鹵化鈣溶液配制:將增稠劑攪拌加入含去離子水的反應器中，攪拌、超聲至溶解；然后加入鹵化鈣，攪拌至溶解。 B.二水硫酸鈣制備:將硫酸鹽攪拌加入至步驟A鹵化鈣溶液中，繼續(xù)攪拌至沉淀出現，過濾得到二水硫酸鈣濾餅； C.洗滌:過濾得到的二水硫酸鈣濾餅直接以乙醇和水洗滌，或烘干后直接加乙醇和水洗漆; D.干燥:乙醇和水洗滌過的二水硫酸鈣烘干得花束狀二水硫酸鈣。
2.根據權利要求1所述的一種花束狀二水硫酸鈣的制備方法，其特征在于，鹵化鈣溶液配制是指在濃度為0.1-0.5wt%的增稠劑溶液中加入當量濃度0.1-0.5M的鹵化鈣。
3.根據權利要求1所述的一種花束狀二水硫酸鈣的制備方法，其特征在于，所述的增稠劑是指羧甲基纖維素鈉(CMC)。
4.根據權利要求 1所述的一種花束狀二水硫酸鈣的制備方法，其特征在于，所述的鹵化鈣是指氯化鈣。
5.根據權利要求1所述的一種花束狀二水硫酸鈣的制備方法，其特征在于，所述的硫酸鹽是指十二水硫酸鋁鉀。
6.根據權利要求1所述的一種花束狀二水硫酸鈣的制備方法，其特征在于，步驟C是指過濾得到的硫酸鈣濾餅加乙醇和水室溫下過濾淋洗，或過濾得到的硫酸鈣濾餅50-80°C烘干后加乙醇和水室溫下過濾淋洗。
7.根據權利要求1所述的一種花束狀二水硫酸鈣的制備方法，其特征在于，所述的干燥是指洗滌過的硫酸鈣濾餅經50-80°C烘干3-10小時。
8.根據權利要求1所述的一種花束狀二水硫酸鈣的制備方法，其特征在于，硫酸鹽的濃度為 0.05-0.25M。
9.根據權利要求2所述的一種花束狀二水硫酸鈣的制備方法，其特征在于，增稠劑的優(yōu)選濃度為0.2-0.4wt%。
【文檔編號】C01F11/46GK103922379SQ201410126408
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權日:2014年3月31日
【發(fā)明者】王金淑, 賈新建, 吳俊書, 杜玉成, 李洪義, 張曉菲 申請人:北京工業(yè)大學