一种用于磷石膏制备α-半水石膏的有机转晶剂及其制备方法和应用

本发明涉及高强α-半水石膏生产的，尤其涉及一种用于磷石膏制备α-半水石膏的有机转晶剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、α-半水石膏是一种重要的矿物材料，具有广泛的应用领域，包括建筑材料、陶瓷工业、医药等。其晶型结构对其性质和用途具有重要影响，因此研究其晶型及制备方法具有重要意义。α-半水石膏的晶型主要包括柱状α-半水石膏和针状α-半水石膏两种。柱状α-半水石膏具有长柱状晶体结构，晶体外形呈现出规整的柱状形态，具有较高的结晶度和晶体尺寸，常用于建筑材料和陶瓷工业中；针状α-半水石膏则具有细长的针状晶体结构，晶体尺寸较小，常用于医药领域。

2、在制备柱状α-半水石膏时，通常采用常压盐溶液法或水热法，在制备过程中，晶体的形态和质量受到多种因素的影响，包括反应条件、转晶剂选择、晶体生长速率等。中国专利cn110818304b公开了一种制备α-半水石膏的方法，所述方法利用柠檬酸作转晶剂制备二水石膏，再将二水石膏在α-半水石膏晶种的激发作用下转晶制得α-半水石膏。但采用柠檬酸作为转晶剂可能会引入杂质，影响晶体纯度；同时柠檬酸对晶体的生长速率具有一定的影响，导致晶体生长不均匀或出现异常生长，进而会影响α-半水石膏的质量和性能。中国专利cn114890697b公开了石膏复合转晶剂及其在制备α-半水石膏中的应用，该石膏复合转晶剂包括成分a和成分b；所述的成分a为c1～c10的羧酸及其衍生的盐、酸酐、酰胺中的至少一种；所述的成分b为苝环羧酸及其衍生的盐、酸酐、酰胺中的至少一种，通过复合转晶剂中成分a和b的联合，能够实现协同，可以有效诱导红色、高强度、低标准稠度用水量、短柱状、高纯度、结构稳定、颗粒均匀的α-半水石膏。但复合转晶剂的制备过程较为复杂，提高了转晶剂的生产成本，从而增加α-半水石膏的制备成本；同时成分a和b的作用可能会导致晶体结构发生变化，影响α-半水石膏晶型的稳定性，进而影响其性能。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提出了一种用于磷石膏制备α-半水石膏的有机转晶剂及其制备方法和应用，能够得到高纯度、晶型稳定、分布均匀的短柱状α-半水石膏晶体，同时还能提高制备得到α-半水石膏的力学性能。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供了一种用于磷石膏制备α-半水石膏的有机转晶剂，所述有机转晶剂的分子结构如下所示：

4、所述有机转晶剂用于α-半水石膏的制备。

5、第二方面，本发明提供了一种用于磷石膏制备α-半水石膏的有机转晶剂的制备方法，包括以下步骤：

6、将化合物a、化合物b溶于有机溶剂中，在氮气保护下加热至45～85℃，加入化合物c，持续反应2～4h，得到有机转晶剂；

7、其中，化合物a的分子结构如下所示：

8、

9、化合物b的分子结构如下所示：

10、

11、化合物c的分子结构如下所示：

12、

13、在以上技术方案的基础上，优选的，所述化合物a、化合物b和化合物c的摩尔比为1：(1～5)：(0.01～0.09)。

14、在以上技术方案的基础上，优选的，还包括后处理，待反应结束后，蒸除有机溶剂，加入乙酸乙酯溶解，水洗分层，浓缩得到所述有机转晶剂。

15、第三方面，本发明提供了一种有机转晶剂的应用，将如上所述的有机转晶剂或如上任一项所述的制备方法制备得到的有机转晶剂用于α-半水石膏的制备，制备方法包括以下步骤：将转晶剂溶液加入反应釜中，加入净化的磷石膏浆料，搅拌加热至120～140℃，充入氮气至反应釜内气压为0.2mpa，反应15～30min，反应结束后，经抽滤、洗涤得到α-半水石膏。

16、在以上技术方案的基础上，优选的，所述净化的磷石膏浆料的固液比为1：(1～3)

17、在以上技术方案的基础上，优选的，所述转晶剂溶液中包括有机转晶剂，所述有机转晶剂的加入量为磷石膏质量的0.08％～0.2％。

18、在以上技术方案的基础上，优选的，所述转晶剂溶液的ph值为5～9。

19、在以上技术方案的基础上，优选的，所述α-半水石膏的晶型为短柱状，长径比约为(1.5～2.2)：1。

20、本发明的一种用于磷石膏制备α-半水石膏的有机转晶剂及其制备方法和应用相对于现有技术具有以下有益效果：

21、(1)通过有机转晶剂中含有多个羧基和巯基功能基团，这些功能基团可以与半水石膏沿c轴方向的两个面的钙离子形成络合物，通过配位作用与金属离子结合覆盖在c轴的两个面上从而减缓沿c轴方向生长，从而得到形态规整、稳定的短柱状晶体结构，且α-半水石膏的长径比最优可达到1.5:1；

22、(2)通过调节转晶剂溶液ph值、有机转晶剂的加入量、反应温度等，可制备得到柱状的α-半水石膏，并显著提高α-半水石膏的抗压、抗折性能；

23、(3)本发明提供的有机转晶剂含多个羧基对，可明显提高转晶效率，将其应用于α-半水石膏的制备中，在15-30min内即可实现转晶制备，同时还可提高α半水石膏产品的力学性能。

技术特征：

1.一种用于磷石膏制备α-半水石膏的有机转晶剂，其特征在于：所述有机转晶剂的分子结构如下所示：

2.如权利要求1所述的一种用于磷石膏制备α-半水石膏的有机转晶剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的一种用于磷石膏制备α-半水石膏的有机转晶剂的制备方法，其特征在于：所述化合物a、化合物b和化合物c的摩尔比为1：(1～5)：(0.01～0.09)。

4.如权利要求2所述的一种用于磷石膏制备α-半水石膏的有机转晶剂的制备方法，其特征在于：还包括后处理，待反应结束后，蒸除有机溶剂，加入乙酸乙酯溶解，水洗分层，浓缩得到所述有机转晶剂。

5.一种有机转晶剂的应用，其特征在于：将如权利要求1所述的有机转晶剂或权利要求2-4任一项所述的制备方法制备得到的有机转晶剂用于α-半水石膏的制备，制备方法包括以下步骤：将转晶剂溶液加入反应釜中，加入净化的磷石膏浆料，搅拌加热至120～140℃，充入氮气至反应釜内气压为0.2mpa，反应15～30min，反应结束后，经抽滤、洗涤得到α-半水石膏。

6.如权利要求5所述的一种有机转晶剂的应用，其特征在于：所述转晶剂溶液中包括有机转晶剂，所述有机转晶剂的加入量为磷石膏质量的0.08％～0.2％。

7.如权利要求5所述的一种有机转晶剂的应用，其特征在于：所述转晶剂溶液的ph值为5～9。

8.如权利要求5所述的一种有机转晶剂的应用，其特征在于：所述α-半水石膏的晶型为短柱状，长径比约为(1.5～2.2)：1。

技术总结本发明涉及α‑半水石膏生产的技术领域，尤其涉及一种用于磷石膏制备α‑半水石膏的有机转晶剂及其制备方法和应用，通过将化合物A、化合物B溶于有机溶剂中，在氮气保护下加热至45～85℃，加入化合物C，持续反应2～4h，得到有机转晶剂，所述有机转晶剂用于α‑半水石膏的制备。本发明通过有机转晶剂中含有多个羧基和巯基功能基团，这些功能基团可以与金属离子形成络合物，通过配位作用与金属离子结合，可减少α‑半水石膏晶体缺陷的产生，从而得到形态规整、稳定的晶体结构；通过调节转晶剂溶液pH值、有机转晶剂的加入量、反应温度等，可制备得到柱状的α‑半水石膏，并显著提高α‑半水石膏的抗压、抗折性能。技术研发人员：邹菁,李盛龙,张若青,江吉周,王海涛,项坤受保护的技术使用者：武汉工程大学技术研发日：技术公布日：2024/9/2