纳米级齿轮状半水石膏及其制备方法

本发明涉及功能材料，尤其涉及一种纳米级齿轮状半水石膏及其制备方法。

背景技术：

1、在石膏产品中，半水石膏因其广泛的应用领域而备受青睐。半水石膏的广泛应用得益于其出色的胶凝性能、良好的生物相容性和易于生物降解性，半水石膏广泛应用于建材、模具、橡胶、造纸、摩擦材料以及环保材料等领域。此外，半水石膏还具有良好的生物相容性，使得它在医药领域的应用成为可能。

2、高品质纳米级半水石膏作为一种多功能材料，展现出广泛的应用潜力。例如，纳米级半水石膏具有高强度和轻质的特点，可用于制造高强度的石膏板，应用于墙体和天花板；纳米石膏在涂料和腻子中可提供优异的填充性和表面光滑度，改善施工效果；纳米级半水石膏具有良好的生物相容性，可用于制备生物医学材料，如骨填充物和药物载体，促进骨组织再生和药物释放；由于其高精度和高强度，纳米级半水石膏可用于制造高精度的模具，在陶瓷、玻璃等工业领域应用广泛。

3、传统的半水石膏的晶体形状为五角十二面体和六棱双锥柱状，鉴于人们对石膏材料性能要求的持续提高，特别是高强度和高性能的石膏产品，如高质量医疗石膏。现有的石膏材料已难以满足社会和经济的发展需求。因此，对石膏结晶规律和颗粒特性的基础研究，以及高附加值石膏产品的制备技术的研究，对于开发出具有独特形貌、尺寸和性能的石膏材料来说，具有极其重要的意义。

技术实现思路

1、本发明公开了一种纳米级齿轮状半水石膏及其制备方法，以丰富半水石膏晶形，解决了现有技术半水石膏材料难以满足社会和经济发展需求的技术问题。

2、为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

3、本发明的第一个方面提供了一种纳米级齿轮状半水石膏的制备方法。

4、本发明的纳米级齿轮状半水石膏的制备方法，包括如下步骤：

5、将醇与水混合形成醇溶液，并向所述醇溶液中加入调晶剂混合形成澄清透明溶液，其中，所述调晶剂包括氨水与乙二胺四乙酸二钠；

6、将二水石膏加入所述澄清透明溶液中，均匀分散并形成悬浊液；

7、将所述悬浊液加入水浴中加热，在搅拌条件下反应后过滤，将所得固体干燥后即得纳米级齿轮状半水石膏。

8、根据一个优选实施方式，所述氨水的添加量为10-50 ml/l；所述乙二胺四乙酸二钠的添加量为1-10 g/l。

9、根据一个优选实施方式，所述醇为丙三醇，所述醇与水的体积比例为16∶4-19∶1。

10、根据一个优选实施方式，所述二水石膏为反应合成得到的二水石膏或天然二水石膏，所述二水石膏的纯度为99%以上。

11、根据一个优选实施方式，所述二水石膏的添加量为1-200 g/l。

12、根据一个优选实施方式，所述水浴反应的温度为80-100 ℃，反应时间为2-10小时。

13、根据一个优选实施方式，将反应后所得混合物过滤时，过滤所得的滤饼用水和无水乙醇洗涤。

14、根据一个优选实施方式，反应后所得混合物过滤时的温度高于80 ℃。

15、根据一个优选实施方式，将过滤后所得固体置于温度为60-100 ℃的烘箱中干燥4-24小时。

16、本发明的第二个方面提供了一种纳米级齿轮状半水石膏。

17、本发明的纳米级齿轮状半水石膏，包括如下配比的原料：

18、醇和水，所述醇与水的体积比例为16∶4-19∶1；

19、调晶剂，所述调晶剂包括氨水与乙二胺四乙酸二钠，在所述醇与水混合形成的醇溶液中，所述氨水的添加量为10-50 ml/l，所述乙二胺四乙酸二钠的添加量为1-10 g/l；

20、二水石膏，在所述醇与水混合形成的醇溶液中，所述二水石膏的添加量为1-200g/l；

21、并且所述纳米级齿轮状半水石膏采用本发明中任一项技术方案所述的纳米级齿轮状半水石膏的制备方法制得。

22、本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

23、本发明纳米级齿轮状半水石膏的制备方法，以二水石膏为原料，以氨水和乙二胺四乙酸二钠的混合物为调晶剂，在醇水溶液体系中通过水浴加热可制得纳米级齿轮状半水石膏。与现有技术相比，本发明提供的方法制备路线简单，操作方便，生产周期短，产率较高，能耗低，易实现工业化生产，并且所得的半水石膏呈齿轮状结构，可丰富现有半水石膏晶形。

24、本发明提供了一种纳米级齿轮状半水石膏及其制备方法，该纳米级齿轮状半水石膏，晶面呈现出齿轮状的结构，相比于其余形态的半水石膏，具有较大的比表面积和较高孔隙度，使得半水石膏具有较好的吸附性能，可作为催化剂载体或用作吸附剂；第二方面，本发明的纳米级齿轮状半水石膏，具有高比表面积和孔隙度，晶面呈现出齿轮状的结构，使得晶体表面积相对较大，同时晶体内部具有许多微小的孔隙，孔隙度高，这些特点有利于在晶体表面或内部形成高度结构化的结构，如纳米线、纳米管等。第三方面，本发明的纳米级齿轮状半水石膏，其齿状结构位于中心的周向方向，中心具有较高的强度，使得纳米级齿轮状半水石膏具有较好的热稳定性和机械稳定性，不易变形。

技术特征：

1.一种纳米级齿轮状半水石膏的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的纳米级齿轮状半水石膏的制备方法，其特征在于，所述氨水的添加量为10-50 ml/l；所述乙二胺四乙酸二钠的添加量为1-10 g/l。

3.根据权利要求1或2所述的纳米级齿轮状半水石膏的制备方法，其特征在于，所述醇为丙三醇，所述醇与水的体积比例为16∶4-19∶1。

4.根据权利要求1或2所述的纳米级齿轮状半水石膏的制备方法，其特征在于，所述二水石膏为反应合成得到的二水石膏或天然二水石膏，所述二水石膏的纯度为99%以上。

5.根据权利要求1或2所述的纳米级齿轮状半水石膏的制备方法，其特征在于，所述二水石膏的添加量为1-200 g/l。

6.根据权利要求1或2所述的纳米级齿轮状半水石膏的制备方法，其特征在于，所述水浴反应的温度为80-100 ℃，反应时间为2-10小时。

7.根据权利要求1或2所述的纳米级齿轮状半水石膏的制备方法，其特征在于，将反应后所得混合物过滤时，过滤所得的滤饼用水和无水乙醇洗涤。

8.根据权利要求7所述的纳米级齿轮状半水石膏的制备方法，其特征在于，反应后所得混合物过滤时的温度高于80 ℃。

9.根据权利要求1或2所述的纳米级齿轮状半水石膏的制备方法，其特征在于，将过滤后所得固体置于温度为60-100 ℃的烘箱中干燥4-24小时。

10.一种纳米级齿轮状半水石膏，其特征在于，包括如下配比的原料：

技术总结本发明公开了一种纳米级齿轮状半水石膏及其制备方法，涉及功能材料技术领域。该方法包括如下步骤：将醇与水混合形成醇溶液，并向醇溶液中加入调晶剂混合形成澄清透明溶液，其中，调晶剂包括氨水与乙二胺四乙酸二钠；将二水石膏加入澄清透明溶液中，均匀分散并形成悬浊液；将悬浊液加入水浴中加热，在搅拌条件下反应后过滤，将所得固体干燥后即得纳米级齿轮状半水石膏。本发明纳米级齿轮状半水石膏的制备方法，制备路线简单，操作方便，生产周期短，产率较高，能耗低，易实现工业化生产，并且所得的半水石膏呈齿轮状结构，可丰富现有半水石膏晶形。技术研发人员：腾威利,杨亦龙,陈珍风,黄辉,蔡斌,朱元昭,赵亚奇,梁浜雷,王宗涛,赵珍珠,田宇阔,丁幸果,陈磊,刘俊冶受保护的技术使用者：河南城建学院技术研发日：技术公布日：2024/8/27