一种棒状α-半水硫酸钙晶须的制备方法技术

本发明专利技术涉及石膏材料制备技术领域，具体涉及一种棒状α‑半水硫酸钙晶须的制备方法。本发明专利技术提供的棒状α‑半水硫酸钙晶须的制备方法，包括如下步骤：1)向硫酸钠水溶液中加入有机晶型控制剂，加热搅拌，加入无机钙盐，继续搅拌反应；2)步骤1)中反应结束后，静置陈化得到棒状α‑半水硫酸钙晶须粗品，将棒状α‑半水硫酸钙晶须粗品洗涤、干燥即得棒状α‑半水硫酸钙晶须。本发明专利技术提供的棒状α‑半水硫酸钙晶须的制备方法，其方法先进，合成温度低，原材料价格低廉，制备工艺绿色无污染且重复性好，其制得的α‑半水硫酸钙晶须呈短棒状，形貌规则可控。

A Method for Preparing Bar-like Alpha-Hemihydrate Calcium Sulfate Whiskers

【技术实现步骤摘要】
一种棒状α-半水硫酸钙晶须的制备方法
本专利技术涉及石膏材料制备
，具体涉及一种棒状α-半水硫酸钙晶须的制备方法。
技术介绍
在医药化工领域，无水硫酸钠被广泛作为干燥剂、脱水剂来使用，因此产生大量含结晶水的硫酸钠固体废弃物。医药化工产生的硫酸钠固体废弃物一般含有甲苯、乙酸乙酯、二氯甲烷和石油醚等残留溶剂。例如精细化工产品的生产工艺中，强酸置换弱酸产生硫酸钠固体废弃物。例如在癸二酸的工业生产工艺中，目前每生产1吨癸二酸，需排放约30吨废水，废水中含有的主要成分为硫酸钠、苯酚、癸二酸以及其它一些脂肪酸等。再例如在焦化工业中的重要产品煤焦油，其组成极为复杂，必须对煤焦油进行深加工分离提纯方能加以利用，如通过蒸馏将其分成轻油、酚油、萘油等窄馏分和焦油沥青，然后经工业酚洗涤、工业萘洗涤过程中分别得到苯酚和萘，同时产生硫酸钠废液，硫酸钠废液经冷却干燥结晶可得到硫酸钠固体废弃物。所以硫酸钠固体废弃物中普遍含有有机残留物，直接遗弃会造成环境污染，因此将其加以回收利用，变废为宝迫在眉睫。石膏具有高强度、膨胀率低、耐火性高、韧性好、高模量、高介电强度、耐磨耗、耐高温、耐腐蚀、红外线反射性良好、易于表面处理、与高分子聚合物的亲和力强、生物相容性好、生物可降解性、平滑性、无毒等诸多优良的理化性能。石膏既可用于陶瓷、金属、树脂、塑料、橡胶、涂料、油漆、造纸、沥青、磨擦和密封材料、包覆电线的高绝缘材料中作补强增韧剂或功能型填料；又可作为保温材料、阻燃材料、耐火隔热材料、红外线反射材料；也可作为过滤器、催化剂及载体。石膏广泛用于高分子材料，建筑业，骨修复等领域。因此，利用硫酸钠固废为原料制备石膏成为一大研究热点。石膏晶须(硫酸钙晶须)的制备方法包括水热反应法，反应结晶法，重结晶法等，其中应用最广泛的是水热法，该方法具有能耗低，绿色无污染，制备的样品结晶度高，形貌尺寸差异性小，样品团聚现象少，形貌可控性强等特点。现有技术专利文献CN102677177A中公开了一种高长径比半水硫酸钙晶须的制备方法，该方法以可溶性无机钙盐及无机硫酸盐为原料，首先在10～90℃条件下进行共沉淀，过滤洗涤后在40～150℃进行活化处理1～6h得前驱体，将前驱体加入添加了有机晶型控制剂的水热介质中，在80～180℃水热处理2～10h，将水热产物洗涤、过滤、干燥，即可制得直径0.1～4μm、长度20～3000μm、长径比50～1000、形貌规则、尺寸均一的半水硫酸钙晶须。然而上述方法中所使用的有机晶型控制剂实际上属于一种转晶剂，是对硫酸钙前驱体进行转晶处理，以得到所需的硫酸钙晶须，该方法易导致晶型不完整，所得半水硫酸钙晶须的纯度较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中通过转晶剂对硫酸钙前驱体进行转晶处理，所得的硫酸钙晶须晶型不完整，纯度较低的问题，进而提供一种棒状α-半水硫酸钙晶须的制备方法。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种棒状α-半水硫酸钙晶须的制备方法，包括如下步骤：1、向硫酸钠水溶液中加入有机晶型控制剂，加热搅拌，加入无机钙盐，继续搅拌反应；2、步骤1中反应结束后，静置陈化得到棒状α-半水硫酸钙晶须粗品，将棒状α-半水硫酸钙晶须粗品洗涤、干燥即得棒状α-半水硫酸钙晶须。优选的，所述有机晶型控制剂选自邻苯二甲酸氢钠、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、1.3.5-苯三甲酸、苯甲酸钠、聚醚F127、聚醚P123、乙二胺、正丁胺、三甲胺中的一种或多种。在本专利技术中所述聚醚F127为聚乙烯-聚丙二醇(Polyethylene-polypropyleneglycol)，其数均分子量为1300，即AverageMn＝1300。聚醚P123为聚(乙二醇)-嵌段聚合物(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)[Poly(ethyleneglycol)-block-ploy(propyleneglycol)-block-poly(ethyleneglycol)]，其数均分子量为5800，即TypicalMn＝5800。优选的，所述硫酸钠水溶液中的硫酸钠与有机晶型控制剂的摩尔比为1.0∶0.0001-1.0∶0.5；优选的，所述硫酸钠水溶液中的硫酸钠与有机晶型控制剂的摩尔比为1.0∶0.001-1.0∶0.3；优选的，所述硫酸钠水溶液中的硫酸钠与有机晶型控制剂的摩尔比为1.0∶0.01-1.0∶0.25；优选的，所述硫酸钠水溶液中的硫酸钠与有机晶型控制剂的摩尔比为1.0∶0.02-1.0∶0.2。优选的，所述硫酸钠水溶液中的硫酸钠与无机钙盐的摩尔比为1.0∶0.8-1.0∶1.4；优选的，所述硫酸钠水溶液中的硫酸钠与无机钙盐的摩尔比为1.0∶0.9-1.0∶1.3；优选的，所述硫酸钠水溶液中的硫酸钠与无机钙盐的摩尔比为1.0∶1.0-1.0∶1.2；优选的，所述硫酸钠水溶液中的硫酸钠与无机钙盐的摩尔比为1.0∶1.05-1.0∶1.1。优选的，所述硫酸钠水溶液中硫酸钠的摩尔浓度为1-4mol/L；优选的，所述硫酸钠水溶液中硫酸钠的摩尔浓度为1.5-3mol/L；优选的，所述硫酸钠水溶液中硫酸钠的摩尔浓度为2-2.5mol/L。优选的，所述无机钙盐为氯化钙和/或硝酸钙；所述无机钙盐以无机钙盐水溶液的形式加入到所述硫酸钠水溶液中，所述无机钙盐水溶液中无机钙盐的摩尔浓度为2-6mol/L；优选的，所述无机钙盐水溶液中无机钙盐的摩尔浓度为3-5mol/L；优选的，所述无机钙盐水溶液中无机钙盐的摩尔浓度为3.5-4.5mol/L。优选的，所述加热搅拌温度为50-150℃，所述反应时间为1-6h，所述陈化时间为5-30h；优选的，所述加热搅拌温度为70-130℃，所述反应时间为1.5-5h，所述陈化时间为8-25h；优选的，所述加热搅拌温度为90-110℃，所述反应时间为1.5-4h，所述陈化时间为10-20h；优选的，所述加热搅拌温度为95-105℃，所述反应时间为2-3h，所述陈化时间为10-15h。优选的，所述硫酸钠水溶液的制备方法包括如下步骤：将硫酸钠固体废弃物在500-1000℃温度下煅烧0.5-24h，煅烧完成后将经过煅烧处理的硫酸钠用水溶解，过滤去除无机不溶物，制得硫酸钠水溶液。优选的，所述硫酸钠固体废弃物的煅烧温度为600-900℃，煅烧时间为1.0-10h；优选的，所述硫酸钠固体废弃物的煅烧温度为700-900℃，煅烧时间为1.0-6.0h；优选的，所述硫酸钠固体废弃物的煅烧温度为700-800℃，煅烧时间为1.0-3.0h。优选的，步骤2)中所述洗涤步骤为：先用沸腾的去离子水将棒状α-半水硫酸钙晶须粗品洗涤至中性或所述棒状α-半水硫酸钙晶须粗品中不含氯离子，再用乙醇洗涤1-5次。本专利技术有益效果：1、本专利技术提供了一种棒状α-半水硫酸钙晶须的制备方法，包括如下步骤：1)向硫酸钠水溶液中加入有机晶型控制剂，加热搅拌，加入无机钙盐，继续搅拌反应；2)步骤1)中反应结束后，静置陈化得到棒状α-半水硫酸钙晶须粗品，将棒状α-半水硫酸钙晶须粗品洗涤、干燥即得棒状α-半水硫酸钙晶须。本专利技术通过将硫酸钠水溶液与有机晶型控制剂混合，加热搅拌，然后再加入无机钙盐，搅拌反应，使有机晶型控制剂在硫酸钙形成过程中就起到控制晶型的目的，而不需在硫酸钙形成后再进行转晶处理，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种棒状α‑半水硫酸钙晶须的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)向硫酸钠水溶液中加入有机晶型控制剂，加热搅拌，加入无机钙盐，继续搅拌反应；2)步骤1)中反应结束后，静置陈化得到棒状α‑半水硫酸钙晶须粗品，将棒状α‑半水硫酸钙晶须粗品洗涤、干燥即得棒状α‑半水硫酸钙晶须。

【技术特征摘要】
1.一种棒状α-半水硫酸钙晶须的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)向硫酸钠水溶液中加入有机晶型控制剂，加热搅拌，加入无机钙盐，继续搅拌反应；2)步骤1)中反应结束后，静置陈化得到棒状α-半水硫酸钙晶须粗品，将棒状α-半水硫酸钙晶须粗品洗涤、干燥即得棒状α-半水硫酸钙晶须。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机晶型控制剂选自邻苯二甲酸氢钠、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、1.3.5-苯三甲酸、苯甲酸钠、聚醚F127、聚醚P123、乙二胺、正丁胺、三甲胺中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸钠水溶液中的硫酸钠与有机晶型控制剂的摩尔比为1.0∶0.0001-1.0∶0.5；优选的，所述硫酸钠水溶液中的硫酸钠与有机晶型控制剂的摩尔比为1.0∶0.001-1.0∶0.3；优选的，所述硫酸钠水溶液中的硫酸钠与有机晶型控制剂的摩尔比为1.0∶0.01-1.0∶0.25；优选的，所述硫酸钠水溶液中的硫酸钠与有机晶型控制剂的摩尔比为1.0∶0.02-1.0∶0.2。4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸钠水溶液中的硫酸钠与无机钙盐的摩尔比为1.0∶0.8-1.0∶1.4；优选的，所述硫酸钠水溶液中的硫酸钠与无机钙盐的摩尔比为1.0∶0.9-1.0∶1.3；优选的，所述硫酸钠水溶液中的硫酸钠与无机钙盐的摩尔比为1.0∶1.0-1.0∶1.2；优选的，所述硫酸钠水溶液中的硫酸钠与无机钙盐的摩尔比为1.0∶1.05-1.0∶1.1。5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸钠水溶液中硫酸钠的摩尔浓度为1-4mol/L；优选的，所述硫酸钠水溶液中硫酸钠的摩尔浓度为1.5-3mol/L；优选的，所述硫酸钠水溶液中硫酸钠的摩尔浓度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨儒，李天喜，徐杰，李松，李敏，赵国海，张建宁，史争光，许垒，
申请(专利权)人：河南博海化工有限公司，北京化工大学常州先进材料研究院，
类型：发明
国别省市：河南,41