本文關(guān)鍵詞：不同形貌碳酸鈣晶體的制備及其對陶瓷性能的影響研究

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【摘要】：碳酸鈣是一種應(yīng)用廣泛的工業(yè)和日常生活產(chǎn)品。晶型、形貌、尺寸和取向的不同將導(dǎo)致碳酸鈣的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變,不同行業(yè)需要不同形貌和性能的碳酸鈣。本論文通過化學(xué)控制法,改變碳酸鈣的結(jié)晶條件和利用添加劑制備出多種形貌的碳酸鈣,并研究了所制備的不同形貌的碳酸鈣對陶瓷燒成溫度和物理性能的影響。具體研究內(nèi)容如下:(1)采用快速沉淀法,將CaCl2水溶液快速倒入添加有陽離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)的Na2CO3水溶液中,以SDS膠束為軟模板合成出中空球狀碳酸鈣。通過改變SDS的濃度研究了中空球狀碳酸鈣的合成機(jī)理,結(jié)果表明只有當(dāng)SDS的濃度超過其臨界膠束濃度CMC時,SDS才能誘導(dǎo)出中空球狀碳酸鈣。改變SDS溶液的pH能夠影響SDS膠束的大小,當(dāng)溶液pH增加時能夠誘導(dǎo)出尺寸更大的中空球狀碳酸鈣。而在溶液中添加非離子型聚合物聚乙烯醇(PVA)時,PVA與SDS之間由于存在相互作用,能形成類電解質(zhì)膠束導(dǎo)致SDS膠束尺寸變小,從而制備出小尺寸的中空球狀碳酸鈣顆粒。此外實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明溫度會影響SDS膠束的形成,因此制備中空球狀碳酸鈣需要合適的溫度。(2)采用快速沉淀法,將CaCl2溶液快速倒入添加有非離子型聚合物聚乙烯醇(PVA)的(NH4)2CO3溶液中在常溫下攪拌9天后制備出分散性好的針狀碳酸鈣。通過改變攪拌時間與添加劑PVA的濃度,研究了針狀碳酸鈣形成的過程。結(jié)果表明PVA在常溫下即能夠誘導(dǎo)針狀文石并且阻止文石向穩(wěn)定性的方解石轉(zhuǎn)化。(3)在乙醇/水混合溶劑中以CaCl2和Na2CO3為原料,PVA和SDS作為添加劑首次合成出高度有序的納米片層自組裝的棒狀球霰石。這種納米片狀顆粒定向聚集生長的過程可以用Oriented Attachment定向附著生長機(jī)理來解釋。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)SDS的濃度和PVA的濃度對棒狀球霰石的棒長度和三維結(jié)構(gòu)有顯著影響。(4)首次探討了不同形貌的碳酸鈣作為燒成添加劑對陶瓷性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在陶瓷坯料中添加中空球狀、針狀或者片層棒狀碳酸鈣后都可以在一定程度上降低陶瓷的燒成溫度,但是不同形貌碳酸鈣對陶瓷的物理性能影響并不一致,其中添加了中空球狀碳酸鈣的陶瓷不僅燒成溫度降低而且抗折強(qiáng)度增強(qiáng)程度最大。
【關(guān)鍵詞】：碳酸鈣 形貌 表面活性劑 聚合物 陶瓷
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-24
• 1.1 引言11
• 1.2 碳酸鈣的存在形式11-13
• 1.2.1 方解石12
• 1.2.2 文石12-13
• 1.2.3 球霰石13
• 1.3 碳酸鈣的制備方法13-15
• 1.3.1 可溶性鈣鹽與碳酸鹽反應(yīng)法13-14
• 1.3.2 碳酸氫鈣水熱分解法14
• 1.3.3 尿素水解法14
• 1.3.4 氣體擴(kuò)散法14
• 1.3.5 Kitano法14-15
• 1.3.6 超重力反應(yīng)結(jié)晶法15
• 1.4 軟模板制備碳酸鈣晶體15-21
• 1.4.1 小分子作為可溶性模板16-17
• 1.4.2 天然生物大分子作為可溶性模板17-18
• 1.4.3 表面活性劑膠束作為可溶性模板18-20
• 1.4.4 聚合物作為可溶性模板20-21
• 1.5 碳酸鈣的工業(yè)應(yīng)用21-22
• 1.5.1 造紙工業(yè)21
• 1.5.2 塑料工業(yè)21-22
• 1.5.3 涂料工業(yè)22
• 1.5.4 橡膠工業(yè)22
• 1.6 本論文的研究內(nèi)容和意義22-24
• 1.6.1 研究內(nèi)容22-23
• 1.6.2 研究意義23-24
• 第二章 中空球狀方解石晶體的制備及表征24-38
• 2.1 引言24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分24-26
• 2.2.1 儀器與試劑24-25
• 2.2.2 中空球狀碳酸鈣晶體的生長25-26
• 2.2.3 樣品的表征26
• 2.3 結(jié)果與討論26-36
• 2.3.1 中空球狀碳酸鈣的表征26-28
• 2.3.2 SDS的濃度對中空球狀碳酸鈣的影響28-31
• 2.3.3 pH值對中空球狀碳酸鈣結(jié)晶的影響31-34
• 2.3.4 PVA-SDS混合膠束對中空球狀碳酸鈣結(jié)晶的影響34-35
• 2.3.5 溫度對中空球狀碳酸鈣結(jié)晶的影響35-36
• 2.4 本章小結(jié)36-38
• 第三章 針狀碳酸鈣晶體的制備及表征38-49
• 3.1 引言38
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分38-40
• 3.2.1 儀器與試劑38-39
• 3.2.2 針狀狀碳酸鈣的制備39
• 3.2.3 樣品的表征39-40
• 3.3 結(jié)果與討論40-48
• 3.3.1 針狀碳酸鈣的表征40-41
• 3.3.2 反應(yīng)攪拌時間對針狀碳酸鈣的影響41-43
• 3.3.3 PVA對針狀碳酸鈣的影響43-47
• 3.3.4 機(jī)理分析47-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第四章 片層棒狀球霰石晶體的制備及表征49-61
• 4.1 引言49-50
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分50-51
• 4.2.1 儀器與試劑50
• 4.2.2 棒狀碳酸鈣的制備50-51
• 4.2.3 樣品的表征51
• 4.3 結(jié)果與討論51-60
• 4.3.1 片層棒狀碳酸鈣的表征51-53
• 4.3.2 溶劑中乙醇含量對片層棒狀碳酸鈣的影響53-55
• 4.3.3 表面活性劑濃度對片層棒狀碳酸鈣的影響55-58
• 4.3.4 聚合物濃度對片層棒狀碳酸鈣的影響58-60
• 4.3.5 片層棒狀碳酸鈣形成的機(jī)理分析60
• 4.4 結(jié)論60-61
• 第五章 不同形貌碳酸鈣對陶瓷性能的影響61-74
• 5.1 引言61-62
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分62-65
• 5.2.1 儀器與試劑62
• 5.2.2 燒成添加劑碳酸鈣的制備62-63
• 5.2.3 陶瓷樣品的工藝制備63
• 5.2.4 樣品的表征63-65
• 5.3 結(jié)果與討論65-72
• 5.3.1 陶瓷坯料成分分析65-67
• 5.3.2 不同形貌的碳酸鈣摻入后對燒結(jié)試樣性能的影響67-69
• 5.3.3 不同形貌的碳酸鈣摻入后對體系中晶體的影響69-72
• 5.4 本章小結(jié)72-74
• 結(jié)論與展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果85-86
• 致謝86-87
• 附件87

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