碳化法形貌可控制备碳酸钙的研究

碳化法通常只能获得立方结构的碳酸钙。采用碳化法,通过调控反应温度、晶型控制剂种类(无机或有机)和反应时间等条件,分别得到了不同形貌的碳酸钙,包括立方状、棒状、片状、无定型以及纺锤状的碳酸钙粒子,实现了碳酸钙形貌的可控合成。此外,对碳酸钙不同形貌的形成机理进行了初步分析。结果表明:反应温度与反应时间对碳酸钙颗粒的成核与生长速率起着重要的作用,而晶型控制剂主要对晶粒的生长方向产生影响。选取棒状碳酸钙的形成过程,通过考察反应时间对碳酸钙形貌的影响,得出棒状碳酸钙晶体的形成机理是溶解再结晶过程。     

用于清洁化阻垢的P(MA-AA-VAc-AMPS)共聚物的制备及性能

采用溶液聚合法,以马来酸酐(MA)、丙烯酸(AA)、醋酸乙烯酯(VAc)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,异丙醇为链转移剂,成功制备了P(MA-AA-VAc-AMPS)四元共聚物,通过红外光谱对其结构进行了表征,并将P(MA-AA-VAc-AMPS)用于阻垢。详细考察了功能单体AMPS的用量、阻垢剂的质量浓度和溶液p H对碳酸钙性能的影响;并通过SEM和XRD考察了添加阻垢剂后碳酸钙成垢晶体的变化情况。实验结果表明:当阻垢剂用量为22 mg/L时,阻碳酸钙的效率为96. 47%。XRD和SEM分析显示,P(MA-AA-VAc-AMPS)阻垢剂的加入,可有效抑制碳酸钙晶体的形成,使碳酸钙晶体形状发生了变形,部分晶体发生了团聚和不同程度的断裂破损现象,降低了钙垢的结晶度,使晶体分散悬浮于水体中,减少了钙垢的堆积,从而具有良好的阻垢分散效果。     

衣康酸共聚物合成工艺的优化及其阻垢性能研究

以衣康酸(IA)、烯丙氧基羟丙基磺酸钠(AHPS)、烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)为单体,通过自由基聚合的方式,合成出IA-AHPS-APEG三元共聚物。利用中心复合设计法建立了数学模型,结合静态阻碳酸钙垢测试,对聚合反应的引发剂用量、反应温度和反应时间进行了优化。通过FT-IR技术分析了聚合物IA-AHPS-APEG的分子结构,利用TG、SEM和XRD等技术分析了碳酸钙垢和硫酸钙垢的形貌和晶体结构变化,探究了聚合物IA-AHPS-APEG的阻垢机理。结果表明,优化后的IA-AHPS-APEG可以抑制碳酸钙和硫酸钙晶体的正常生长,并使碳酸钙晶体发生晶格畸变,其对碳酸钙的阻垢率最高可达93.2%,对硫酸钙的阻垢率接近100%。     

羟基乙叉二膦酸(HEDP)对碳酸钙晶体生长过程影响的原子力显微镜(AFM)研究

用原子力显微镜 (AFM)观测了添加羟基乙叉二膦酸 (HEDP)后的碳酸钙晶粒的表面形貌变化。纯碳酸钙过饱和溶液析出的碳酸钙晶体有两种主要的形态 :薄片状菱形晶体和类似立方体的菱方体晶体。AFM图像显示添加HEDP后菱方体晶体的形貌发生了根本性的变化 ,呈现一种类似多晶的表面结构 ;而薄片状菱形晶体在添加HEDP前后测量不到生长变化。实验结果表明HEDP对薄片状菱形晶体有阻垢效果 ,而对菱方体晶体的生长无抑制作用或较差     

在高剪切结晶器中合成文石型纳米碳酸钙

在高剪切结晶器中,以Ca(OH)_2-CO_2为反应物系,磷酸和聚丙烯酰胺(PAM)为复合添加剂,成功合成了文石型纳米碳酸钙。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了产物的晶体结构和形貌,探讨了高剪切结晶器转速和添加剂用量对碳酸钙晶型和粒径的影响。结果表明,在高剪切结晶器中制得的文石型纳米碳酸钙纯度为98.1%,平均直径为50nm;而且反应时间只是普通搅拌反应器的(1/6)~(1/3)。高剪切结晶器具有较好的微混合性能,在反应结晶过程中能有效调控结晶器内过饱和度分布等微环境,利于亚稳态的文石形成。磷酸和PAM复合添加剂对晶型和粒径的调控有重要的作用。磷酸与Ca(OH)_2反应生成了羟基磷灰石,其作为晶种诱导文石异相成核;PAM对粒径减小有重要作用,能够阻止晶体沿着径向生长,使亚稳态的文石在溶液里稳定存在,防止粒子间的团聚。     

仿生合成碳酸钙的制备及其在PVC中的应用

以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、乙二醇、聚乙二醇-400(PEG-400)和聚乙烯醇(PVA)为模板,仿生合成了碳酸钙,并将其应用在聚氯乙烯(PVC)中。用FTIR、XRD和SEM对所得碳酸钙进行了表征,并测试了PVC/碳酸钙共混物的拉伸性能。结果表明:有机添加剂对碳酸钙形貌有显著影响;仿生合成碳酸钙极大地提高了PVC的拉伸强度和断裂伸长率其,最佳用量范围为5~10份。     

HEMA-AA-SAS三元阻垢剂的制备及性能研究

采用水溶液自由基聚合法,以丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、烯丙基磺酸钠(SAS)为单体、过硫酸铵为引发剂、叔丁醇为分子量调节剂,合成含有多官能团的新型共聚物阻垢剂。以单体配比、引发剂用量(占单体总质量)、分子量调节剂用量、水浴温度和反应时间五个影响因素为基础,设计正交方案确定最佳的合成反应条件。低剂量的共聚物在静态实验中对碳酸钙、硫酸钙等阻垢效果可达到80%以上。采用红外光谱(FI-IR)、热重法对共聚物阻垢剂进行表征,红外结果表明共聚物含有羧基、磺酸基等多官能团,热重分析说明共聚物的热稳定性较好。扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及红外分析结果表明共聚物破坏了碳酸钙晶体的结构,有效地抑制了碳酸钙垢的生长。     

IPP/Nano-CaCO_3复合材料的制备及其结晶行为的研究

通过熔融共混,制备了等规聚丙烯(iPP)/纳米碳酸钙(nano-CaCO3)复合材料,研究了不同剪切环境下nano-CaCO3粒子在聚丙烯(PP)基体中的分散性能及其对基体熔融过程的影响,并利用广角X射线散射仪(WAXS)、差示扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(PLM)、扫描电镜(SEM)考察了该复合材料的结晶行为。结果表明:在剪切环境中,nano-CaCO3粒子与基体的摩擦、碰撞几率增加;随着nano-CaCO3用量的增加,体系剪切热升高,加快了基体熔融的速度,并改善了nano-CaCO3的分散效果。当nano-CaCO3用量低于3%时,其在PP基体中起到成核剂的作用,提高了PP的结晶度,并诱导β型晶体的生成;当其用量超过3%时,nano-CaCO3在基体中的分散效果降低,导致粒子团聚,对基体的成核作用降低,进而降低了复合材料的结晶度,并且削弱了粒子对基体的诱导形成β型晶体的能力。     

纳米级和特型活性碳酸钙的制备

详细介绍了三种液相法合成纳米碳酸钙的反应系统 :Ca(OH) 2 H2 O CO2 反应系统、Ca2 + H2 O CO2 -3反应系统、Ca2 + R CO2 -3 反应系统 (R为有机介质 )以及每种反应系统的特点 ,综述了利用添加剂控制碳酸钙形状 ,制备链状、立方状、纺锤状、球形、片状等 5种微粉碳酸钙的工艺条件及方法 ,并对碳酸钙的表面活性化处理进行了系统的研究。     

以核壳结构聚合物模板合成P(St-co-DEA)/SiO_2杂化粒子

本文采用聚(苯乙烯-co-甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯)[P(St-co-DEA)]核壳纳米粒子为模板,在环境条件下以四甲基硅氧烷(TMOS)为前体,原位可控沉积纳米结构SiO2,合成了具有PSt核和PDEA-SiO2杂化的壳层纳米粒子,将杂化粒子进一步煅烧可得到空心的SiO2纳米微球。采用FT IR、TEM以及DLS对所合成的杂化纳米粒子进行了详细的表征。TEM观察证实了纳米结构SiO2在粒子壳层中的沉积,随着矿化反应的进行,体系形成了具有核壳结构的树莓状纳米粒子。研究表明:杂化粒子的表面粗糙程度及大小可以通过简单改变体系试验参数(如TMOS的用量和矿化时间等)而控制。     

加压碳化体系对纳米碳酸钙粒度和分散性的影响

利用加压碳化体系制备粒径均一、高分散性纳米碳酸钙材料。考察氢氧化钙浓度、表面活性剂添加量、反应温度、CO2压力对制备纳米CaCO3粒子尺寸和分散程度的影响,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、Zeta电位和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)对制备的纳米碳酸钙粒子进行表征。结果表明,最优加压碳化反应条件是Ca(OH)2质量浓度为2%、表面活性剂添加量为3%(占碳酸钙理论产量的百分比)、反应温度为40℃、CO2压力为6 MPa,所得立方形碳酸钙平均粒径为117 nm,晶型为方解石型碳酸钙。碳化反应加入表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)使CaCO3表面形成的正电荷增大至+37.7 mV并高于标准值30 mV,表明制备的CaCO3产品具有良好的分散性且稳定。通过FT-IR和Zeta电位对CTAB改性前后CaCO3纳米粒子进行表征,探讨了CTAB对合成纳米CaCO3分散性的影响机理,为纳米碳酸钙制备提供了一种新的方法。     

晶种法制备亚微米纺锤形碳酸钙

采用晶种作为晶形控制剂,采用碳化法制备了亚微米纺锤形碳酸钙。研究了晶种添加量、碳化起始温度等因素对碳酸钙颗粒形貌的影响。采用透射电镜（TEM）、BET法比表面积测试等对样品的形貌和性能进行了表征。结果表明：晶种在碳化过程中具有异相成核作用,提供成核位点,使生成的碳酸钙微晶在其表面生长成纺锤形。在碳化起始温度为30~35 ℃、晶种添加量为20%（质量分数）条件下,可制备单个颗粒粒径为400~600 nm、长径比为4的亚微米纺锤形碳酸钙。     

不同改性剂对ABS/CaCO_3复合材料性能的影响

首先采用不同改性剂对超细重质碳酸钙(CaCO_3)进行表面改性,然后作为无机填料填充丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS),制备ABS/CaCO_3复合材料,研究了不同改性剂添加量和改性时间对CaCO_3吸油值、接触角和沉降体积的影响,测试了复合材料的力学性能、熔体流动速率(MFR)和热稳定性,并采用扫描电子显微镜观察了CaCO_3粒子在ABS基体中的分散性。结果表明:经不同改性剂表面处理后,CaCO_3的吸油值和沉降体积降低,接触角增大,其中以大分子活性硅烷(JST-3G)改性的CaCO_3的吸油值和沉降体积(60 min)最小,接触角最大,分别为16 m L/(100 g),0.2 m L/g和120°。经过表面改性的CaCO_3显著提高了复合材料的力学性能和加工流动性,改善了CaCO_3粒子在ABS基体中的分散性。采用大分子活性硅烷(JST-3G)改性的CaCO_3制备的复合材料的力学性能和加工流动性最佳,其拉伸强度、弯曲强度、简支梁缺口冲击强度和MFR分别达到了39.2 MPa,71.2 MPa,13.2 k J/m~2和37.6 g/(10 min)。经不同改性剂处理后,CaCO_3粒子在ABS基体中的分散性均有所提高,尤其以大分子活性硅烷(JST-3G)改性的CaCO_3在ABS基体中的分散性最优。     

碳酸钙对聚合物纤维及薄膜的填充改性

介绍了碳酸钙(CaCO3)的填充改性的特点及其改性方法;详述了CaCO3在聚合物纤维、无纺布和薄膜中的应用;探讨了纤维、无纺布及薄膜用CaCO3的要求,CaCO3填充母粒的制备方法及其填充工艺流程。指出应选择CaCO3的粒度及其分布,选用合适的偶联剂和分散剂,才能制备出与基体树脂相容性好的填充母料。     

壳聚糖/碳酸钙杂化膜的研究

通过壳聚糖/钙盐复合膜浸泡在Na2CO3水溶液的方法制备出了壳聚糖/碳酸钙杂化膜。用X射线衍射仪和扫描电子显微镜表征了杂化膜内碳酸钙的晶体结构和形貌。研究了杂化膜的力学性能、溶胀率、吸光度及热稳定性。结果表明:杂化膜内碳酸钙为长3.0μm,宽1.0μm的棒状晶体,以及直径为1.0~5.0μm的多层球形晶体。随着碳酸钙的质量分数从2.69%增加到4.20%,杂化膜的溶胀率从231.6%下降到149.5%,膜的吸光度也逐渐增加。当w(CaCO3)=3.12%时,杂化膜的拉伸强度达到最大值52.12 MPa。杂化膜的分解温度为315℃,高于壳聚糖膜的分解温度290℃。这种生物相容性好的杂化膜有望用作骨细胞培养的支架材料。     

多级喷雾碳化法制备纳米碳酸钙工艺研究

研究了多级喷雾碳化制备纳米碳酸钙的工艺,并详细讨论了雾化、碳化条件及添加剂量等对纳米碳酸钙粒径的影响,碳化后的沉淀物真空干燥,其原始粒径约为30nm。经表面改性处理,可得到粒径在30－40nm范围的活性纳米碳酸钙粉体材料。     

小型中空吹塑料的研制

采用CaCO3和HDPE对LLDPE进行改性,研究了CaCO3和HDPE用量对共混体系力学性能的影响。结果表明,当m（LLDPE）∶m（HDPE）∶m（CaCO3）=55∶30∶15时,体系的综合力学性能最好。HDPE对LLDPE具有增强增韧作用,此外,添加少量的CaCO3能显著改善共混材料的力学性能,所制得的改性材料可用于生产小型中空制品。     

双组分聚氨酯胶粘剂的研制

以改性聚醚多元醇、MDI预聚体和改性轻质碳酸钙为原料,制备了双组分聚氨酯胶粘剂.实验结果表明,改性CaCO3对PU胶具有增强作用,在CaCO3添加量为10％左右时,其增强效果最好,拉伸强度达11MPa;当CaCO3深加量为20％时断裂伸长率达到最大值165％;PU／CaCO3复合体系中CaCO3颗粒分散均匀.     

球霰石型纳米碳酸钙椭球形颗粒的合成

以氧化钙为原料,在非水体系下采用二氧化碳碳化法制备球霰石型纳米碳酸钙椭球形颗粒。探究了碳化温度、氧化钙用量、二氧化碳流速和溶剂种类对纳米碳酸钙晶型、颗粒形貌的影响,并优化了工艺条件。采用XRD、SEM、FT-IR和TEM等对产物进行表征,并探讨了合成机理。结果表明：4个因素对纳米碳酸钙的形貌均有影响,碳化温度对晶型影响较大。以甲醇作为溶剂和模板,当碳化温度为5 ℃,氧化钙用量为2.8 g（每100 mL甲醇）,二氧化碳流速为100 mL/min时,可制得球霰石型纳米碳酸钙椭球形颗粒。     

柱状碳酸钡粒子的制备研究

以氢氧化钡和尿素为原料,采用均相沉淀法制备了碳酸钡粉体,通过添加合适的晶形控制剂,合成了柱状碳酸钡粒子.研究了合成条件及控制剂用量对碳酸钡粒子的影响及柱状碳酸钡的形成机理.并通过SEM和XRD进行了表征,制备了结晶完整、分散性良好的碳酸钡粒子.