基于反相微乳体系的碳酸钙结晶及形貌控制

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碳酸钙作为一种重要的化工原料,广泛应用于工业生产中。碳酸钙粒子的形貌、粒径和晶型等是其重要的性能指标。本文采用反相微乳体系制备微纳米碳酸钙,通过气-液多相反应调控碳酸钙的形貌、结晶和尺寸。研究了反相微乳液的组成、配比和反应条件对碳酸钙粒子晶型和形貌的影响。第一章主要介绍了碳酸钙的性质、应用、分类、形貌以及制备方法。第二章采用反相微乳法,以聚氧乙烯辛基苯酚醚-10(OP-10)为表面活性剂,不同链长的醇为助表面活性剂,氯化钙和氨水的混合溶液为水相,环己烷为油相制备了不同形貌的碳酸钙。研究了几种不同链长的醇助表面活性剂时对生成碳酸钙形貌的影响。发现当助表面活性剂为碳链较短的醇(如乙醇,正丙醇等)时,制备所得的碳酸钙均为球形,而当助表面活性剂为碳链较长的醇(如正辛醇等)时,制备得到了铁饼状碳酸钙,并对其形成机理进行了研究。第三章采用反相微乳法,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和正丁醇分别作为表面活性剂和助表面活性剂,以环己烷为油相,氯化钙和氨水的混合溶液为水相,制备得到了菊花状微纳米碳酸钙。研究了搅拌速率和微乳液组成对碳酸钙晶型和形貌的影响,探索了菊花状微纳米碳酸钙的形成机理。第四章以聚氧乙烯辛基苯酚醚-10(OP-10)为表面活性剂,正庚醇为助表面活性剂,氯化钙和氨水的混合溶液为水相,环己烷为油相配制反相微乳液,通过气-液多相反应制备得到了珊瑚状微纳米碳酸钙。由于珊瑚状碳酸钙的表面具有类似于荷叶表面的特殊微米-纳米复合结构,将其制成涂层,并与只含微米结构的立方形碳酸钙进行比较,测量它们的接触角,发现其值分别为76.6°和51.9°。对其表面进一步改性之后,其接触角分别为136.0°和127.1°。表明含有微米-纳米复合结构的碳酸钙具有很好的疏水性,并进一步探究了珊瑚状微纳米碳酸钙的形成机理。综上,本文使用反相微乳法制备了不同形貌的碳酸钙,并研究了其形成机理。制得的铁饼状碳酸钙有望应用于润滑油和造纸业中;菊花状和珊瑚状微纳米碳酸钙有望应用于制备超疏水材料。这些研究为制备具有特殊形貌新型超细碳酸钙提供参考,也为碳酸钙的深入开发和应用提供新思路和新方法。
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