CN115612456A - 一种晶种诱导合成相变高强石膏粉及其制备方法 - Google Patents

一种晶种诱导合成相变高强石膏粉及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115612456A
CN115612456A CN202110803715.0A CN202110803715A CN115612456A CN 115612456 A CN115612456 A CN 115612456A CN 202110803715 A CN202110803715 A CN 202110803715A CN 115612456 A CN115612456 A CN 115612456A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
strength gypsum
change high
gypsum powder
change
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110803715.0A
Other languages
English (en)
Inventor
赵亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sinopec Dalian Petrochemical Research Institute Co ltd
China Petroleum and Chemical Corp
Original Assignee
China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Petroleum and Chemical Corp, Sinopec Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals filed Critical China Petroleum and Chemical Corp
Priority to CN202110803715.0A priority Critical patent/CN115612456A/zh
Publication of CN115612456A publication Critical patent/CN115612456A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N59/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N59/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
    • A01N59/06—Aluminium; Calcium; Magnesium; Compounds thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N59/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
    • A01N59/08—Alkali metal chlorides; Alkaline earth metal chlorides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N59/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
    • A01N59/16—Heavy metals; Compounds thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/46—Sulfates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B11/00—Calcium sulfate cements

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种晶种诱导合成相变高强石膏粉及其制备方法。其中，所述制备方法，包括以下步骤：（1）将熔融态相变材料、表面活性剂和水混合乳化后，逐滴加入混合金属盐溶液，得到晶种预制液；（2）将步骤（1）的晶种预制液、石膏粉和水混合，进行反应，得到相变高强石膏预聚液；（3）对步骤（2）的相变高强石膏预聚液过滤、洗涤、干燥，得到所述相变高强石膏粉。本发明提供的方法操作工艺简单、绿色环保，所得高强石膏粉的纯度高且形貌、粒径可控，具备蓄热调温功能、力学性能和抗菌性能，适用范围广。

Description

一种晶种诱导合成相变高强石膏粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及制备建筑石膏粉领域，具体涉及一种晶种诱导法合成相变高强石膏粉及其制备方法。
背景技术
α-半水石膏也称高强石膏，是一种高品质的凝胶材料，除了传统的建材领域之外，还可以用于食品、模具、工业填料、医疗（如口腔和骨科）等技术领域。α-半水石膏的性能与自身的形貌、颗粒尺寸、粒径分布密切相关，近年来发现亚微米级和纳米级的α-半水石膏具有强度高、比表面积大等优势，在医学上有很大的应用潜力。因此，将常规的石膏粉（如磷石膏粉、电厂脱硫石膏粉）通过某种技术工艺转变为高品质的α-半水石膏粉，既有利于提升石膏粉体的附加值，又可以适当化解常规的石膏粉产能过剩的难题。
此外，现有转化工艺普遍存在操作条件苛刻、α-半水石膏纯度低且形貌可控性差、转化时间长、污染性大等缺点，而且，α-半水石膏粉体功能性单一，不具备蓄热调温性能。所以，改进常规石膏粉转化为α-半水石膏粉技术及赋予α-半水石膏粉更多的功能性，具有较高的实际意义。
CN109280959A公开了一种由脱硫石膏制备半水石膏纤维的方法。该方法包括：将脱硫石膏进行干燥，除去其中的游离水，将干燥后的脱硫石膏进行筛分，除去大颗粒杂质；将筛分后的脱硫石膏加入含有氯化镁转晶剂的盐酸中，在一定温度下反应一段时后抽滤，将洗涤后的滤饼烘干，得到半水石膏纤维。该方法制备半水石膏过程中，适当简化了制备工艺，一定程度上降低了能耗；但是，脱硫石膏向半水石膏转化过程中的靶向性和可控性不高，即所得的半水石膏的纯度、形貌和粒径的可控制性不强，另外，该半水石膏不具备蓄热调温性能，也制约其应用范畴。
CN110818304A公开了一种制备α-半水石膏的方法。所述方法将盐石膏、柠檬酸、二水石膏晶种与水混合，进行水化反应，所得浆料经固-液分离得到二水石膏。所述的二水石膏与部分水混合，得到混合液；将α-半水石膏晶种与剩余的水混合，得到另外混合液；再将上述两种混合液共混，加入转晶剂，进行激发转晶后经固-液分离、干燥和粉磨，得到α-半水石膏。该方法在二水石膏激发转晶过程中加入α-半水石膏晶种，能够提高制得的α-半水石膏的粒度和强度；但是，水化反应时间较长且激发转晶温度较高，以柠檬酸作转晶剂，制得的二水石膏晶体粒度较大，进而得到的α-半水石膏的粒径也较大，即调控α-半水石膏形貌和粒径尺寸的能力不足，而且所得的α-半水石膏不具备蓄热调温性能，即功能性较单一。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种晶种诱导合成相变高强石膏粉及其制备方法。本发明方法操作工艺简单、绿色环保，所得高强石膏粉的纯度高且形貌、粒径可控，具备蓄热调温功能，适用范围广。
本发明提供了一种晶种诱导合成相变高强石膏粉的制备方法，包括以下步骤：
（1）将熔融态相变材料、表面活性剂和水混合乳化后，逐滴加入混合金属盐溶液，得到晶种预制液；
（2）将步骤（1）的晶种预制液、石膏粉和水混合，进行反应，得到相变高强石膏预聚液；
（3）对步骤（2）的相变高强石膏预聚液过滤、洗涤、干燥，得到所述相变高强石膏粉。
在步骤（1）中，所述的相变材料选自20℃～30℃的正构烷烃、石蜡、硬脂酸酯类中的一种或几种，优选石蜡。
在步骤（1）中，所述的混合金属盐选自锶、钛和银中的至少两种水溶性无机盐，优选同时含有锶、钛和银的水溶性无机盐，最优选为氯化锶、四氯化钛、硝酸银三者的混合盐。锶、钛和银之间的摩尔比为1：（0.00082～0.0041）：（0.00093～0.0046），优选1：（0.0015～0.0023）：（0.0017～0.0026）。
在步骤（1）中，所述的表面活性剂选自十烷基苯磺酸、十二烷基苯磺酸、十八烷基苯磺酸和十二烷基萘磺酸中的一种或几种，优选十二烷基萘磺酸。
在步骤（1）中，所述的相变材料、表面活性剂和水的质量比为1：（0.1～0.75）：（3.5～10），优选1：（0.15～0.35）：（4～7）。
在步骤（1）中，所述混合乳化的条件如下：反应温度为40℃～70℃，优选50℃～60℃；反应时间为3min～15min，优选5min～10min；转速为8000rpm～15000rpm，优选10000rpm～12000rpm。
在步骤（1）中，所述的相变材料和混合金属盐溶液的质量比为1：（0.75～5），优选1：（0.95～3.5）；其中，混合金属盐溶液的质量浓度为5%～12%，优选6%～10%。相对于混合金属盐溶液的质量为20g，混合金属盐溶液的滴加速率为0.35mL/min～2.5mL/min，优选0.75mL/min～1.25mL/min。
在步骤（1）中，加入混合金属盐溶液后，保持反应温度为40℃～70℃，优选50℃～60℃；搅拌转速为800rpm～2500rpm，优选1500rpm～2000rpm，时间为25min～50min，优选30min～40min。
在步骤（2）中，所述石膏粉优选为脱硫石膏粉，更优选选自发电厂烟气脱硫系统产生的脱硫石膏粉，使用前经水洗涤，在50℃～60℃下干燥处理5h～6h，过200目筛，得到脱硫石膏细粉。
在步骤（2）中，所述的石膏粉、晶种预制液和水的质量比为1：（0.05～0.35）：（5～15），优选1：（0.1～0.2）：（8～12）。
在步骤（2）中，所述反应的反应温度为50℃～85℃，优选65℃～75℃，反应时间为30min～100min，优选50min～70min。所述反应在搅拌下进行，其中转速为60rpm～120rpm，优选80rpm～90rpm。
在步骤（3）中，对步骤（2）的相变高强石膏预聚液进行过滤处理，可以采用本领域常规技术手段，例如抽滤；所述洗涤，可以采用溶剂洗涤，例采用乙醇溶液反复冲洗，乙醇溶液的质量浓度为30%～50%，所述的干燥温度为35℃～70℃，优选45℃～55℃。所述的干燥时间为20h～40h，优选28h～33h。
本发明还提供了一种由上述制备方法制备得到的相变高强石膏粉。
上述技术方案中，所述相变高强石膏的平均粒径为0.1μm～5μm。
上述技术方案中，所述相变高强石膏的形貌为椭球形、菱形、长柱形和线形中的至少一种。
上述技术方案中，所述相变高强石膏的熔化潜热值为35J/g～65J/g，导热系数为0.31W·m-1·k-1～0.52W·m-1·K-1。
上述技术方案中，所述相变高强石膏的2h抗折性能为7MPa～9MPa，2h抗压性能为33MPa～40MPa，干抗压性能为60MPa～75MPa。
上述技术方案中，所述相变高强石膏对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为73%～82%和83%～89%。
本发明制备的相变高强石膏粉可用于建筑物蓄热保温及室内抑菌净化等技术领域。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
（1）本发明采用相变微乳液作为晶种预制液，诱导合成高强石膏，一方面微乳液中的油/水界面可以作为石膏向高强石膏转晶和晶体发育的生长模板，微乳液中的表面活性剂吸附在高强石膏晶体表面，约束并控制晶体颗粒尺寸和形貌，即所制备的相变高强石膏的粒径和形貌可控性较高。另一方面，在合成高强石膏的过程中，相变微乳液最终以相变微胶囊的形式留存在高强石膏中，从而使高强石膏具备蓄热调温功能。
（2）本发明通过混合金属盐溶于水后形成的游离态金属离子与表面活性剂磺酸根基团发生化学沉淀反应，生成相应的壳材预聚体，较好地包覆石蜡乳液液滴。在乳化阶段，表面活性剂中的磺酸根基团均匀分布在石蜡乳液液滴周围，逐滴加入混合金属盐水溶液后，磺酸根基团具有一定靶向性，将游离态的金属离子定向吸引到其周围发生化学反应，这有效地提高了壳材预聚体生成的准确性。同时，不同金属离子间协同作用，特别是锶、钛、银中的至少两种元素之间的配合，最优选为同时选择锶、四钛和银元素，在石膏向高强石膏转晶过程的中间体表面上进行吸附-解吸，提升了中间体不同晶面的生长速率，进而加速了结晶材料的成核过程，缩短反应时间、降低反应温度、提高高强石膏纯度，最终使得本发明制备的相变高强石膏拥有较好的相变蓄热控温性能，还具有突出的力学性能和抗菌性能。
附图说明
图1为实施例1采用的脱硫石膏的扫描电镜照片；
图2为实施例1制备得到的相变高强石膏的扫描电镜照片；
图3为实施例2制备得到的相变高强石膏的扫描电镜照片；
图4为实施例6制备得到的相变高强石膏的扫描电镜照片；
图5为比较例3制备得到的相变高强石膏的扫描电镜照片；
图6为实施例1采用的石蜡、实施例1和比较例2制备得到的相变高强石膏的差示扫描量热曲线。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明相变高强石膏粉的制备方法和效果。实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为本领域常规方法。下述实施例中所用的实验材料，如无特殊说明，均从常规生化试剂商店购买得到。
本发明中，2h抗折性能、2h抗压性能和干抗压性能均按照JC/T 2038-2010标准测定得到。本发明中抗菌性能参照GB/T 20944-2008标准测定得到。
本发明中，采用日本Hitachi S-4700型场发射扫描电子显微镜（SEM）观测相变高强石膏的形貌和粒径。采用差示扫描量热仪（DSC）测试相变材料和相变高强石膏熔化过程的相变潜热值，仪器型号为日本岛津公司的DSC-60 Plus。氮气氛围下、温度测试范围为-70℃～70℃，升温速率为10℃/min，样品重量约为3.5mg。采用湘仪仪器有限公司DRL-III-P型导热系数测试仪测定相变高强石膏粉的导热系数。
实施例1
（1）基础材料脱硫石膏粉：取500g辽宁发电厂烟气脱硫系统产生的脱硫石膏，使用前经自来水洗涤，在55℃下干燥处理5.5h，过200目筛，得到脱硫石膏细粉。
（2）相变高强石膏粉的制备方法如下：
取10g熔融态相变温度为25℃的石蜡、2.5g十二烷基萘磺酸和50g去离子水混合，在55℃和11000rpm下乳化反应7min，以1mL/min速度向石蜡微乳液中滴加27g质量浓度为7.4%的混合金属盐水溶液，混合金属盐由1.99g氯化锶、0.004g四氯化钛和0.004g硝酸银组成，以55℃和1700rpm下继续搅拌反应35min，得到晶种预制液。
将100g脱硫石膏细粉、20g晶种预制液和1200g去离子水混合，置于恒温摇床反应器中，于70℃和85rpm下恒温反应60min，得到相变高强石膏预聚液。对相变高强石膏预聚液抽滤处理，以质量浓度为40%的乙醇水溶液反复冲洗，再将滤饼转移至鼓风干燥箱，50℃下干燥30h，得到相变高强石膏粉。
基础材料脱硫石膏的扫描电镜照片见图1，晶体形状呈菱形。得到的相变高强石膏粉扫描电镜照片见图2，晶体形状呈长柱形。相变高强石膏的差示扫描量热曲线见图6。
实施例2
取10g熔融态相变温度为25℃的石蜡、1.5g十二烷基萘磺酸和40g去离子水混合，在50℃和10000rpm下乳化反应5min，以0.75mL/min速度向石蜡微乳液中滴加20g质量浓度为6%的混合金属盐水溶液，混合金属盐由1g氯化锶、0.0018g四氯化钛和0.0018g硝酸银组成，以50℃和1500rpm下继续搅拌反应30min，得到晶种预制液。
取500g辽宁发电厂烟气脱硫系统产生的脱硫石膏，使用前经自来水洗涤，在55℃下干燥处理5.5h，过200目筛，得到脱硫石膏细粉。
将100g脱硫石膏细粉、10g晶种预制液和800g去离子水混合，置于恒温摇床反应器中，于65℃和80rpm下恒温反应50min，得到相变高强石膏预聚液。对相变高强石膏预聚液抽滤处理，以质量浓度为30%的乙醇水溶液反复冲洗，再将滤饼转移至鼓风干燥箱，45℃下干燥28h，得到相变高强石膏粉。得到的相变高强石膏粉扫描电镜照片见图3，晶体形状呈线性。
实施例3
取10g熔融态相变温度为25℃的石蜡、3.5g十二烷基萘磺酸和70g去离子水混合，在60℃和12000rpm下乳化反应10min，以1.25mL/min速度向石蜡微乳液中滴加45g质量浓度为10%的混合金属盐水溶液，混合金属盐由1g氯化锶、0.0027g四氯化钛和0.0027g硝酸银组成，以60℃和2000rpm下继续搅拌反应40min，得到晶种预制液。
将100g脱硫石膏细粉（同实施例1）、15g晶种预制液和1000g去离子水混合，置于恒温摇床反应器中，于75℃和90rpm下恒温反应70min，得到相变高强石膏预聚液。对相变高强石膏预聚液抽滤处理，以质量浓度为50%的乙醇水溶液反复冲洗，再将滤饼转移至鼓风干燥箱，55℃下干燥33h，得到相变高强石膏粉。得到的相变高强石膏粉扫描电镜照片与图2类似。
实施例4
同实施例1，不同在于采用正十七烷代替石蜡，其它反应条件和物料组成不变，得到相变高强石膏粉。得到的相变高强石膏粉扫描电镜照片与图2类似。
实施例5
同实施例1，不同在于采用硬脂酸乙烯酯代替石蜡，其它反应条件和物料组成不变，得到相变高强石膏粉。得到的相变高强石膏粉扫描电镜照片与图2类似。
实施例6
同实施例1，不同在于采用十八烷基苯磺酸代替十二烷基萘磺酸，其它反应条件和物料组成不变，得到相变高强石膏粉。得到的相变高强石膏粉扫描电镜照片见图4，晶体形状呈椭球形。
实施例7
同实施例1，不同在于采用十二烷基苯磺酸代替十二烷基萘磺酸，其它反应条件和物料组成不变，得到相变高强石膏粉。得到的相变高强石膏粉扫描电镜照片与图4类似。
实施例8
同实施例1，不同在于采用十烷基苯磺酸代替十二烷基萘磺酸，其它反应条件和物料组成不变，得到相变高强石膏粉。得到的相变高强石膏粉扫描电镜照片与图4类似。
实施例9
同实施例1，不同在于采用氯化锶和硝酸银作为混合金属盐，以1mL/min速度向石蜡微乳液中滴加27g质量浓度为7.4%的混合金属盐水溶液，混合金属盐由1.99g氯化锶和0.004g硝酸银组成，其它反应条件和物料组成不变，得到相变高强石膏粉。得到的相变高强石膏粉扫描电镜照片与图1类似。
实施例10
同实施例1，不同在于采用四氯化钛和硝酸银作为混合金属盐，以1mL/min速度向石蜡微乳液中滴加10.8g质量浓度为7.4%的混合金属盐水溶液，混合金属盐由0.4g四氯化钛和0.4g硝酸银组成，其它反应条件和物料组成不变，得到相变高强石膏粉。得到的相变高强石膏粉扫描电镜照片与图1类似。
实施例11
同实施例1，不同在于乳化反应阶段，将反应温度提高至70℃，反应时间缩短至3min，反应转速提高到15000rpm，其它反应条件和物料组成不变，得到相变高强石膏粉。得到的相变高强石膏粉扫描电镜照片与图2类似。
实施例12
同实施例1，不同在于加入混合金属盐后，在反应阶段，将反应温度降低至40℃，反应转速提高至2500rpm，反应时间延长到50min，其它反应条件和物料组成不变，得到相变高强石膏粉。得到的相变高强石膏粉扫描电镜照片与图2类似。
实施例13
同实施例1，不同在于将混合金属盐水溶液的质量浓度降低到5%，滴加速率提高到2.5mL/min，其它反应条件和物料组成不变，得到相变高强石膏粉。得到的相变高强石膏粉扫描电镜照片与图1类似。
实施例14
同实施例1，不同在于相变高强石膏预聚液合成阶段，将反应温度降低至50℃，反应转速提高至120rpm，反应时间延长到100min，其它反应条件和物料组成不变，得到相变高强石膏粉。得到的相变高强石膏粉扫描电镜照片与图4类似。
实施例15
同实施例1，不同在于鼓风干燥过程中，将干燥温度升高到70℃，干燥时间缩短到20h，其它反应条件和物料组成不变，得到相变高强石膏粉。得到的相变高强石膏粉扫描电镜照片与图2类似。
比较例1
同实施例1，不同在于采用十二烷基萘磺酸钠代替十二烷基萘磺酸，其它反应条件和物料组成不变，得到相变高强石膏粉。得到的相变高强石膏粉扫描电镜照片与图1类似。
比较例2
同实施例1，不同在于采用十二烷基硫酸钠代替十二烷基萘磺酸，其它反应条件和物料组成不变，得到相变高强石膏粉。得到的相变高强石膏粉扫描电镜照片与图1类似。相变高强石膏的差示扫描量热曲线见图6。
比较例3
同实施例1，不同在于不添加混合金属盐，其它反应条件和物料组成不变，得到相变高强石膏粉。得到的相变高强石膏粉扫描电镜照片见图5。
比较例4
同实施例1，不同在于混合金属盐水溶液滴加过程中，采用直接倒入方式代替滴加方式，其它反应条件和物料组成不变，得到相变高强石膏粉。得到的相变高强石膏粉扫描电镜照片与图1类似。
比较例5
按照CN109280959A描述的方法，将1g脱硫石膏细粉加入到8mL含有0.5wt%氯化镁的1mol/L（密度约为1.01g/mL）的盐酸溶液中，超声5min，使脱硫石膏均匀分散，在93℃下反应7h后，进行快速抽滤，并用无水乙醇对滤饼进行淋洗，将淋洗后的滤饼置于93℃干燥箱中干燥5h，得到半水石膏纤维。得到的相变高强石膏粉扫描电镜照片与图3类似。
比较例6
按照CN110818304A描述的方法，将105份含水量为20wt%的粉料盐石膏、0.0084份柠檬酸、16.8份二水石膏作晶种与水混合，在25℃和160rpm下水化反应24h，所得浆料经离心分离，得到二水石膏。将二水石膏与部分水混合，得到混合液A，将其加热到97℃。再将烘至95℃并经粉磨的α-半水石膏晶种与温度为99℃的剩余的水混合，得到混合液B。将所述混合液B加入到混合液A中，加入丁二酸，在125℃下激发转晶2.5h后离心分离，150℃真空干燥后粉磨，得到α-半水石膏。得到的相变高强石膏粉扫描电镜照片与图1类似。
测试例1
测定实施例1-15和比较例1-6中的相变高强石膏粉的理化性质，具体结果见表1。
表1 实施例和比较例制备的相变高强石膏的性能
样品 平均粒径/μm 晶体形状 熔化潜热值/J·g<sup>-1</sup> 导热系数/W·m<sup>-1</sup>·K<sup>-1</sup>
石蜡 — — 185.7 0.13
脱硫石膏 30.6 菱形 — 0.25
实施例1 0.5 长柱 65 0.52
实施例2 0.1 线形 40.6 0.35
实施例3 1 长柱 51.9 0.46
实施例4 0.8 长柱 57 0.39
实施例5 0.9 长柱 42.6 0.41
实施例6 2.5 椭球形 50.1 0.43
实施例7 2 椭球形 43 0.37
实施例8 3.5 椭球形 38.5 0.33
实施例9 5 菱形 35 0.31
实施例10 5 菱形 37 0.32
实施例11 0.8 长柱 55.8 0.49
实施例12 1.5 长柱 60 0.46
实施例13 2 菱形 39.5 0.34
实施例14 4.5 椭球形 43.5 0.36
实施例15 1 长柱 60.2 0.49
比较例1 50 菱形 25.7 0.28
比较例2 65 菱形 20 0.27
比较例3 38.5 球形 15.2 0.26
比较例4 45 菱形 17.2 0.26
比较例5 10 线形 — 0.25
比较例6 27.8 菱形 — 0.25
由表1、图1-图5可见，本发明制备的相变高强石膏具有良好的理化性质和可以调控的微观形貌。由于微乳液中的表面活性剂吸附在高强石膏晶体表面，有效约束并控制晶体颗粒的尺寸，所以，实施例制备的样品的平均粒径在0.1μm～5μm之间，明显小于比较例制备的样品的平均粒径。由表1可以看出，实施例1样品的熔化潜热值为65J/g，高于比较例样品的熔化潜热值，即本发明制备的相变高强石膏拥有较好的相变蓄热控温性能。
测试例2
测定脱硫石膏、实施例1-2和比较例1-2中的相变高强石膏的力学性能和抗菌性能，具体结果见表2。
表2 脱硫石膏、实施例和比较例相变高强石膏的力学性能和抗菌性能
样品 干抗压/MPa 2h抗折/MPa 2h抗压/MPa 大肠杆菌抑菌率/% 金黄色葡萄球菌抑菌率/%
脱硫石膏 27.5 4.5 16 — —
实施例1 75 9 40 82 89
实施例2 65.3 7.6 34.2 75 86.3
比较例1 36.8 5 24.6 55.7 60
比较例2 40 5.7 28.6 59.8 62
由表2可以看出，实施例样品的力学性能和抗菌性能明显高于脱硫石膏和比较例样品，这说明本发明方法制备的相变高强石膏具有较好的理化性质，与表1结果相对应。另外，本发明制得的相变高强石膏粉，还具有突出的抑菌功能。

Claims (15)

1.一种晶种诱导合成相变高强石膏粉的制备方法，包括以下步骤：
（1）将熔融态相变材料、表面活性剂和水混合乳化后，逐滴加入混合金属盐溶液，得到晶种预制液；
（2）将步骤（1）的晶种预制液、石膏粉和水混合，进行反应，得到相变高强石膏预聚液；
（3）对步骤（2）的相变高强石膏预聚液过滤、洗涤、干燥，得到所述相变高强石膏粉。
2.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述的相变材料选自20℃～30℃的正构烷烃、石蜡、硬脂酸酯类中的一种或几种，优选石蜡。
3.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述的混合金属盐选自锶、钛和银中的至少两种水溶性无机盐，优选同时含有锶、钛和银的水溶性无机盐；锶、钛和银之间的摩尔比为1：（0.00082～0.0041）：（0.00093～0.0046），优选1：（0.0015～0.0023）：（0.0017～0.0026）。
4.根据权利要求1或3的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述的表面活性剂选自十烷基苯磺酸、十二烷基苯磺酸、十八烷基苯磺酸和十二烷基萘磺酸中的一种或几种，优选十二烷基萘磺酸。
5.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述的相变材料、表面活性剂和水的质量比为1：（0.1～0.75）：（3.5～10），优选1：（0.15～0.35）：（4～7）。
6.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述混合乳化的条件如下：反应温度为40℃～70℃，优选50℃～60℃；反应时间为3min～15min，优选5min～10min；转速为8000rpm～15000rpm，优选10000rpm～12000rpm。
7.根据权利要求1或3的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述的相变材料和混合金属盐溶液的质量比为1：（1～6），优选1：（2～4.5）；其中，混合金属盐溶液的质量浓度为5%～12%，优选6%～10%。
8.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述的石膏粉、晶种预制液和水的质量比为1：（0.05～0.35）：（5～15），优选1：（0.1～0.2）：（8～12）。
9.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述反应的反应温度为50℃～85℃，优选65℃～75℃，反应时间为30min～100min，优选50min～70min；所述反应在搅拌下进行，其中转速为60rpm～120rpm，优选80rpm～90rpm。
10.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，在步骤（3）中，对步骤（2）的相变高强石膏预聚液进行过滤处理，过滤方式优选抽滤；所述洗涤，采用乙醇溶液洗涤，乙醇溶液的质量浓度为30%～50%；所述干燥温度为35℃～70℃，优选45℃～55℃，干燥时间为20h～40h，优选28h～33h。
11.一种由权利要求1～10任一所述制备方法得到的相变高强石膏粉。
12.根据权利要求11所述的相变高强石膏粉，其特征在于，所述相变高强石膏的平均粒径为0.1μm～5μm。
13.根据权利要求11所述的相变高强石膏粉，其特征在于，所述相变高强石膏的形貌为椭球形、菱形、长柱形和线形中的至少一种。
14.根据权利要求11所述的相变高强石膏粉，其特征在于，所述相变高强石膏的熔化潜热值为35J/g～65J/g，导热系数为0.31W·m-1·k-1～0.52W·m-1·K-1。
15.根据权利要求11所述的相变高强石膏粉，其特征在于，所述相变高强石膏的2h抗折性能为7MPa～9MPa，2h抗压性能为33MPa～40MPa，干抗压性能为60MPa～75MPa；和/或，所述相变高强石膏对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为73%～82%和83%～89%。
CN202110803715.0A 2021-07-16 2021-07-16 一种晶种诱导合成相变高强石膏粉及其制备方法 Pending CN115612456A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110803715.0A CN115612456A (zh) 2021-07-16 2021-07-16 一种晶种诱导合成相变高强石膏粉及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110803715.0A CN115612456A (zh) 2021-07-16 2021-07-16 一种晶种诱导合成相变高强石膏粉及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115612456A true CN115612456A (zh) 2023-01-17

Family

ID=84854552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110803715.0A Pending CN115612456A (zh) 2021-07-16 2021-07-16 一种晶种诱导合成相变高强石膏粉及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115612456A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117385469A (zh) * 2023-09-26 2024-01-12 武汉工程大学 一种利用天然石膏制备α-半水石膏晶种的方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117385469A (zh) * 2023-09-26 2024-01-12 武汉工程大学 一种利用天然石膏制备α-半水石膏晶种的方法
CN117385469B (zh) * 2023-09-26 2024-05-24 武汉工程大学 一种利用天然石膏制备α-半水石膏晶种的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109679600B (zh) 纳米材料混合改性超高温高性能固井水泥浆体系及其制备方法
CN107311569A (zh) 羧基功能化氧化石墨烯高性能混凝土及其制备方法
CN104592963A (zh) 铝硅藻土陶瓷微珠制备耐高温耐高压油井固井试块的方法
CN110372281A (zh) 一种高强度低收缩的加气混凝土及其制备方法
CN115612456A (zh) 一种晶种诱导合成相变高强石膏粉及其制备方法
CN101628812A (zh) 一种制备致密氧化钇陶瓷的方法
CN102604162A (zh) 一种塑料改性用纳米膨润土及其制备方法
CN109665530B (zh) 一种用石英砂制备超细方石英粉的方法
CN107382111A (zh) 一种常压盐溶液法制取α‑超高强石膏的方法
CN109734464A (zh) 一种核壳结构铸造用陶粒砂及其制备方法
CN107162565B (zh) 一种高强度地聚合物空心微球及其制备方法
CN106946537A (zh) 一种钛石膏高性能混凝土建材及其制备方法
CN106834880B (zh) 一种钛铁合金的制备方法
CN109824309B (zh) 一种利用地质聚合反应制备耐酸矿石团聚体的方法
CN101462758A (zh) 一种制备抗水化氧化钙材料的方法
CN107353711A (zh) 一种纳米粒子增强树脂铅芯的制备方法
JP2003034523A (ja) 複酸化物被覆酸化マグネシウムの製造方法
CN113929347B (zh) 一种钙质砂改性剂及其制备方法
CN109553351A (zh) 以高钛矿渣为相变载体的c55相变储能混凝土及其制备方法
CN108623283A (zh) 提高透水砖冻融循环强度损失率的制备方法
CN108751764A (zh) 补偿收缩混凝土用改性氧化钙类膨胀剂及其制备方法
JP7356706B2 (ja) トバモライト含有建材の製造方法、トバモライト及びトバモライト含有建材
CN106882941A (zh) 一种高性能火山灰混凝土及其生产工艺
CN1840717A (zh) 原生金矿造块氧化焙烧氰化钠浸出工艺
CN106430232A (zh) 一种膨润土合成5a型脱蜡分子筛的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20240117

Address after: 100728 No. 22 North Main Street, Chaoyang District, Beijing, Chaoyangmen

Applicant after: CHINA PETROLEUM & CHEMICAL Corp.

Applicant after: Sinopec (Dalian) Petrochemical Research Institute Co.,Ltd.

Address before: 100728 No. 22 North Main Street, Chaoyang District, Beijing, Chaoyangmen

Applicant before: CHINA PETROLEUM & CHEMICAL Corp.

Applicant before: DALIAN RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM AND PETROCHEMICALS, SINOPEC Corp.

TA01 Transfer of patent application right