高长径比半水石膏晶须及其制备方法

本发明涉及材料制备，尤其涉及一种高长径比半水石膏晶须及其制备方法。

背景技术：

1、石膏作为一种常见的矿物，具有广泛的应用领域。尤其在建筑、陶瓷、医药等领域，石膏的应用价值尤为突出。半水石膏作为石膏的一种重要形态，因其高强度、低需水量、优越的性价比、良好的生物相容性和可生物降解性等优点而受到了广泛的关注和应用。近年来，随着科技的进步和工业化生产的需要，对半水石膏的制备技术也提出了更高的要求。

2、特别是单晶的一维半水石膏晶须是其中最有吸引力的多功能无机材料，因为其具有独特的高抗拉强度和弹性模量的特点，从而在橡胶，纸张，摩擦材料，甚至环保材料等领域显示出巨大的应用潜力。目前已经开发出了许多方法来制备半水石膏晶须，其中使用最广泛的方法是使用水溶性添加剂在形核和生长过程中调节半水石膏的长径比来获得一维的半水石膏晶须。

3、然而，现有过程中通常使用柠檬酸钠、乙二胺四乙酸二钠、顺丁烯二酸酐和乙二酸等物质作为半水石膏晶须的晶形诱导剂，利用上述晶型诱导剂制得的半水石膏晶须，通常晶须的长径比为几十至一百多。对于需要更高长径比的领域，现有方法制得的半水石膏晶须还难以满足需求。

4、因此，研究和开发一种新型的半水石膏晶须的制备方法，以获得更高的长径比，对于推动相关产业的发展具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明公开了一种高长径比半水石膏晶须及其制备方法，以解决相关技术中半水石膏晶须长径比较小的技术问题。

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高长径比半水石膏晶须的制备方法。

4、本发明高长径比半水石膏晶须的制备方法，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k、na、mg、zn、al元素的盐酸盐中的至少两种；

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高长径比半水石膏晶须。

8、根据一个可选的实施方式，k、na、mg、zn、al元素的盐酸盐的添加量为0.1-1 mol/l。

9、根据一个可选的实施方式，所述的醇为丙三醇，所述的醇与水的体积比例为1∶3-3∶1。

10、根据一个可选的实施方式，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、根据一个可选的实施方式，所述二水石膏的添加量为10-200 g/l。

12、根据一个可选的实施方式，所述水浴反应的温度为60-100 ℃，反应时间为1-5小时。

13、根据一个可选的实施方式，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、根据一个可选的实施方式，反应后所得混合物过滤时的温度高于60 ℃，并且用于洗涤滤饼的水的温度为80-100 ℃

15、根据一个可选的实施方式，将过滤后所得固体至于温度为40-100 ℃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高长径比半水石膏晶须。

17、本发明的高长径比半水石膏晶须，所述半水石膏晶须的长径比大于600∶1，所述高长径比半水石膏晶须包括如下配比的原料：

18、醇和水，所述醇与水的体积比例为1∶3-3∶1；

19、调晶剂，所述调晶剂包括k、na、mg、zn、al元素的盐酸盐中的至少两种，

20、在所述醇与水混合形成的醇溶液中，k、na、mg、zn、al元素的盐酸盐的添加量为0.1-1 mol/l

21、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10-200g/l；

22、并且所述高长径比半水石膏晶须采用本发明中任一项技术方案所述的高长径比半水石膏晶须的制备方法制得。

23、本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

24、本发明高长径比半水石膏晶须的制备方法，以二水石膏为原料，以k、na、mg、zn、al元素的盐酸盐中的至少两种为调晶剂，在醇水溶液体系中通过水浴加热可制得长径比大于600∶1的半水石膏晶须。另一方面，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。

25、本发明高长径比半水石膏晶须的制备方法，获得的半水石膏晶须的长径比大于600∶1，相比于较小长径比的半水石膏晶须，本发明具有较大长径比的半水石膏晶须通常较长且直径较小，使得晶须的抗拉强度较高，能承受较大的拉力；本发明具有较大长径比的半水石膏晶须还具有高比表面积，表面活性位点丰富，能够与其余物质充分接触，从而表现出良好的催化、吸附、传感等性能；本发明具有较大长径比的半水石膏晶须还具有高晶体度，晶体结构规整、晶体间距均匀，可提供更好的物理和化学性能。基于半水石膏晶须的高长径比，可将其用于生物医学、材料科学、能源等多个领域。

技术特征：

1.一种高长径比半水石膏晶须的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的高长径比半水石膏晶须，其特征在于，所述调晶剂中至少包括两种价态的金属阳离子。

3.根据权利要求2所述的高长径比半水石膏晶须，其特征在于，k、na、mg、zn、al元素的盐酸盐的添加量为0.1-1 mol/l。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的高长径比半水石膏晶须，其特征在于，所述的醇为丙三醇，所述的醇与水的体积比例为1∶3-3∶1。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的高长径比半水石膏晶须，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，并且所述二水石膏的添加量为10-200 g/l。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的高长径比半水石膏晶须，其特征在于，所述水浴反应的温度为60-100 ℃，反应时间为1-5小时。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的高长径比半水石膏晶须，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所述的高长径比半水石膏晶须，其特征在于，反应后所得混合物过滤时的温度高于60 ℃，并且用于洗涤滤饼的水的温度为80-100 ℃。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的高长径比半水石膏晶须，其特征在于，将过滤后所得固体至于温度为40-100 ℃的烘箱中干燥4-24小时。

10.一种高长径比半水石膏晶须，其特征在于，所述半水石膏晶须的长径比大于600∶1，所述高长径比半水石膏晶须包括如下配比的原料：

技术总结本发明公开了一种高长径比半水石膏晶须及其制备方法，涉及材料制备技术领域。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K、Na、Mg、Zn、Al元素的盐酸盐中的至少两种；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高长径比半水石膏晶须。本发明高长径比半水石膏晶须的制备方法，可获得长径比大于600∶1的半水石膏晶须。技术研发人员：腾威利,杨亦龙,陈珍风,赵亚奇,梁浜雷,王宗涛,朱元昭,黄辉,蔡斌,田宇阔,赵珍珠,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：2024/10/10