硫酸钙晶须的制备方法
【专利摘要】本发明提供一种硫酸钙晶须的制备方法，首先将钠长石分解反应生成的固体残渣经硫酸溶液浸取，过滤，得到硫酸钙滤饼；其次将所述硫酸钙滤饼与水混合制备硫酸钙浆料，向所述硫酸钙浆料中加入氯化铜媒晶剂，搅拌，制备硫酸钙晶须悬浮液；然后向所述硫酸钙晶须悬浮液中滴加锡锑混合液，并采用碱液调节pH值为1～4，直到得到浅黄色悬浊液；最后将所述浅黄色悬浊液过滤，洗涤，干燥，研磨，高温煅烧，得到硫酸钙晶须。上述制备方法为一种新的导电硫酸钙晶须的制备方法，采用本方法制备的硫酸钙晶须导电性能好、形态优良的、成本低，且很好的实现资源的回收利用。
【专利说明】硫酸钙晶须的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制取硫酸钙晶须的工艺，尤其涉及一种利用钠长石的分解制取硫酸钙晶须的工艺。
【背景技术】
[0002]硫酸钙晶须，别名:石膏晶须，石膏纤维；成份分子式:CaS04。硫酸钙晶须分为无水、半水、_■水二种，其中无水硫酸I丐晶须强度最闻ο _■水硫酸I丐晶须在超过I ?ο °c使用时起不到晶须的增强作用，工业应用前景小；无水及半水硫酸钙晶须则具有较高的强度和使用价值。
[0003]硫酸钙晶须具有优良的力学性能、良好的相容性、优良的平滑性、再生性能好、毒性低、制造成本低。当硫酸钙晶须作为填充剂填充到导电纤维中时，由于硫酸钙晶须是棒状结构，分散在导电纤维中可以通过搭接的方式首尾相接，更利于纤维导电，而且硫酸钙晶须的长径比较高，对高分子纤维的形态和各方面性能影响也较颗粒材料小的多。而且，一些研究结果表明，硫酸钙晶须的添加对高分子材料的各项力学性能反而起到了显著的改善作用。然而，利用现有方法制备的硫酸钙晶须存在导电性能比较差、成本比较高，且形态粗糙等缺点。
【发明内容】
[0004]由鉴于此，为了解决上述问题，本发明有必要提供一种导电性好、成本低、形态优良的、新的导电硫酸钙晶须的制备方法。
[0005]一种硫酸钙晶须的制备方法，包括以下步骤:
钠长石分解:将钠长石、萤石、98%的硫酸按照1:(1.55?2.57):(3.28?4.62)的质量比混合，并在100°C?200°C和自生压力下反应得到含有硫酸钙、硫酸钠和硫酸铝的固体残渣；
制备硫酸钙滤饼:在80°C?100°C下，用质量百分浓度为3?10%的硫酸溶液浸取所述固体残渣得到酸浸液；过滤所述酸浸液制备所述硫酸钙滤饼；
制备硫酸钙晶须悬浮液:将所述硫酸钙滤饼与水混合配制质量浓度为2%?10%的硫酸钙浆料；向所述硫酸钙浆料中加入氯化铜媒晶剂，氯化铜加入的质量为所述硫酸钙滤饼质量的0.6%?4.5% ;将加有氯化铜的硫酸钙浆料加热至110°C?150°C，并以150转/分钟?350转/分钟的速度搅拌40分钟?120分钟，得到所述硫酸钙晶须悬浮液；
配制锡锑混合液:将锡盐和锑盐溶解在质量百分浓度为5%?20%的盐酸溶液中配制所述锡锑混合液，且该锡锑混合液中锑盐和锡盐的摩尔比为(I?50):100 ；
滴定反应:将所述硫酸钙晶须悬浮液置于反应釜中，并采用碱液调节PH值为I?4，在所述反应釜内的温度为40°C?80°C时，将所述锡锑混合液滴入所述反应釜中与所述硫酸钙晶须悬浮液发生反应得到浅黄色悬浊液的时间为20分钟?60分钟，其中，所述锡锑混合液与所述硫酸钙晶须悬浮液的体积比为(5?30):100 ;所述反应釜中的锡盐与硫酸钙的摩尔比为(I?50):100 ；
制备导电硫酸钙晶须:对所述浅黄色悬浊液进行过滤、洗涤、干燥处理，然后研磨成颗粒；再在400°C?800°C的温度下高温处理I小时?5小时，得到所述导电硫酸钙晶须。
[0006]基于上述硫酸钙晶须的制备方法，所述钠长石分解的步骤包括:先在100°C?200°C下对所述钠长石和萤石预加热15分钟?30分钟，除去原料中的水分，得到干燥的钠长石和萤石原料；再将98%的硫酸加入到所述干燥的钠长石和萤石原料中反应2小时?5小时得到含有硫酸钙、硫酸钠和硫酸铝的固体残渣和含有氟化硅的气体生成物。在该步骤中，所述反应温度可以为100°c、150°c、18(rc、20(rc，优选为120°C?200°C ;所述反应时间优选为2.5小时?4小时。
[0007]基于上述硫酸钙晶须的制备方法，在所述配制锡锑混合液的步骤中，所述锡盐为硫酸锡、氯化锡、氯化亚锡或硝酸锡。
[0008]基于上述硫酸钙晶须的制备方法，在所述配制锡锑混合液的步骤中，所述锑盐为硫酸锑、氯化锑、硝酸锑或醋酸锑。
[0009]基于上述硫酸钙晶须的制备方法，在所述滴定反应的步骤中，所述碱液为氨水、尿素、碳酸铵、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠或氢氧化钾。
[0010]基于上述硫酸钙晶须的制备方法，在所述制备导电硫酸钙晶须的步骤中，所述干燥处理过程中的温度为60V?100°C，所述干燥处理过程的时间为6小时?16小时。
[0011]与现有技术相比，本发明利用钠长石的分解产物制备导电硫酸钙晶须，提供了一种导电硫酸钙晶须的新的制备方法；本发明是采用锡锑混合液滴定直接制备的硫酸钙晶须悬浮液的方法制备出所述导电硫酸钙晶须的，该方法既能起到对材料性能良好的改性作用，又可控制材料的成本，而且本发明得到的导电硫酸钙晶须具有导电性能优异、成本低廉、形态优良的优点；在本发明提供的导电硫酸钙晶须的制备方法中，所述钠长石的分解反应是在温度为100°c?200°C的条件下进行的，反应条件温和，对设备的要求比较低，同时，采用干燥的钠长石和萤石与硫酸反应可以提高反应速度和钠长石的分解率，从而有利于提高所述导电硫酸钙晶须的产率；本发明采用质量百分浓度为3%?10%的硫酸既可以浸取所述固体残渣，也可以使得在配制所述硫酸钙浆料的过程中无需额外调节PH值，就可以使所述硫酸钙浆料的PH值为I?5 ;在制备所述硫酸钙晶须悬浮液的过程中，采用氯化铜作为媒晶剂可以使得制备出的硫酸钙晶须表面结晶良好，使用的范围更广，操作方法便于控制，而且氯化铜价格较低，有效的降低了生产成本。
【具体实施方式】
[0012]下面通过【具体实施方式】，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0013]实施例1
一种硫酸钙晶须的制备方法，包括以下步骤:
钠长石分解:先将钠长石和萤石在100°C下预加热30分钟左右，再加入98%的硫酸使三者在100°C和自生压力下反应5小时左右，得到含有硫酸钙、硫酸钠和硫酸铝的固体残渣和含有氟化硅的气体生成物，其中，钠长石、萤石、98%的硫酸的质量比为1:1.55:3.28，反应原理为:
CaF2 + H2SO4 = 2HF + CaSO4
2NaAlSi308 + 24HF + 4H2S04 = Na2SO4 + Al2(SO4)3 + 6SiF4 ? + 16H20制备硫酸钙滤饼:将所述固体残渣通过出料螺旋转入浸取槽，在80°C下，用质量百分浓度为5%的硫酸溶液浸取得到酸浸液；并通过过滤机过滤所述酸浸液制备所述硫酸钙滤饼；
制备硫酸钙晶须悬浮液:将所述硫酸钙滤饼与水混合配制质量浓度为6%的硫酸钙浆料，且该硫酸钙浆料的PH值为2 ;向所述硫酸钙浆料中加入氯化铜媒晶剂，氯化铜加入的质量为所述硫酸钙滤饼质量的2% ;将加有氯化铜的硫酸钙浆料加热至110°C，并以150转/分钟的速度搅拌120分钟，得到所述硫酸钙晶须悬浮液；
配制锡锑混合液:将硫酸锡和硫酸锑溶解在质量百分浓度为5%的盐酸溶液中配制所述锡铺混合液，且该铺锡混合溶液中硫酸铺和硫酸锡的摩尔比为1:100 ;
滴定反应:将所述硫酸钙晶须悬浮液置于反应釜中，并用浓度为lrnol/L的氨水调节PH值为1，在所述反应釜内的温度为40°C时，将所述锡锑混合液滴入所述反应釜中与所述硫酸钙晶须悬浮液发生反应得到浅黄色悬浊液的时间为60分钟，其中，所述锡锑混合液与所述硫酸钙晶须悬浮液的体积比为5:100 ;所述反应釜中的硫酸锡与硫酸钙的摩尔比为1:100 ；
制备导电硫酸钙晶须:将所述浅黄色悬浊液进行过滤、洗涤、于60°c干燥16小时后研磨成颗粒；再在400°C高温处理5小时，得到体积电阻率约为80 Ω -cm,白度值L=90的导电硫酸I丐晶须。
[0014]实施例2
一种硫酸钙晶须的制备方法，包括以下步骤:
钠长石分解:本实施例的该步骤的【具体实施方式】同实施例1中钠长石分解的【具体实施方式】基本相同，区别在于:预热温度为150°c，预热时间为20分钟左右；反应温度为150°C，反应时间为3.5小时左右；其中，纳长石、蛮石、98%的硫酸的质量比为1:2:4 ;
制备硫酸钙滤饼:本实施例的该步骤同实施例1中制备硫酸钙滤饼的【具体实施方式】基本相同，区别在于:反应温度为90°C，硫酸溶液的质量百分浓度为8% ；
制备硫酸钙晶须悬浮液:本实施例的该步骤的【具体实施方式】同实施例1中制备硫酸钙晶须悬浮液的【具体实施方式】基本相同，区别在于:硫酸钙浆料的质量浓度为3%，且所述硫酸钙浆料的PH值为3 ;氯化铜的加入量为所述硫酸钙滤饼质量的2.5% ;所述加有氯化铜的硫酸钙浆料加热至120°C，并以200转/分钟的速度搅拌60分钟；
配制锡锑混合液:本实施例的该步骤的【具体实施方式】同实施例1中制备锡锑混合液的【具体实施方式】基本相同，区别在于:盐酸溶液的质量百分浓度为20%，且所述锑锡混合溶液中氯化锡和氯化锑的摩尔比为50:100 ；
滴定反应:本实施例的该步骤的【具体实施方式】同实施例1中滴定反应的【具体实施方式】基本相同，区别在于:所述硫酸钙晶须悬浮液用浓度为lOmol/L的氨水调节pH值为4，所述反应釜内的温度为80°C，滴定时间为20分钟，其中，所述锡锑混合液与所述硫酸钙晶须悬浮液的体积比为30:100 ;所述反应釜中的硫酸锡与硫酸钙的摩尔比为50:100 ；
制备导电硫酸钙晶须:本实施例的该步骤的【具体实施方式】同实施例1中滴定反应的【具体实施方式】基本相同，区别在于:干燥处理过程的温度为100°C，干燥处理过程的时间为6小时；高温处理温度为600°C，高温处理时间为2小时，得到体积电阻率约为20Ω 白度值L=75的导电硫酸钙晶须。
[0015]实施例3
一种硫酸钙晶须的制备方法，包括以下步骤:
钠长石分解:本实施例的该步骤的【具体实施方式】同实施例1中钠长石分解反应的【具体实施方式】基本相同，区别在于:预热温度为200°C，预热时间为15分钟左右；反应温度为200°C，反应时间为2小时左右，且钠长石、萤石、98%的硫酸的质量比为1:2.5:4.6 ；
制备硫酸钙滤饼:本实施例的该步骤的【具体实施方式】同实施例1中制备硫酸钙滤饼的步骤基本相同，区别在于:硫酸溶液的质量百分浓度为10% ；
制备硫酸钙晶须悬浮液:本实施例的该步骤的【具体实施方式】同实施例1中制备硫酸钙晶须悬浮液的【具体实施方式】基本相同，区别在于:硫酸钙浆料的质量浓度为10%，且所述硫酸钙浆料的PH值为I ;氯化铜的加入量为所述硫酸钙滤饼质量的4.5% ;所述加有氯化铜的硫酸钙浆料加热至150°C，并搅拌100分钟；
配制锡锑混合液:本实施例的该步骤的【具体实施方式】同实施例1中制备锡锑混合液的【具体实施方式】基本相同，区别在于:所述锑锡混合溶液中氯化锡和氯化锑的摩尔比为20:100 ；
滴定反应:本实施例的该步骤的【具体实施方式】同实施例1中滴定反应的【具体实施方式】基本相同，区别在于:所述硫酸钙晶须悬浮液用浓度为5mol/L的尿素调节pH值为2，所述反应釜内的温度为60°C，滴定时间为30分钟，其中，所述锡锑混合液与所述硫酸钙晶须悬浮液的体积比为10:100 ;所述反应釜中的硫酸锡与硫酸钙的摩尔比为20:100 ；
制备导电硫酸钙晶须:本实施例的该步骤的【具体实施方式】同实施例1中滴定反应的【具体实施方式】基本相同，区别在于:高温处理温度为800°C，高温处理时间为I小时，得到体积电阻率约为45 Ω *cm,白度值L=84的导电硫酸钙晶须。
[0016]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
【权利要求】
1.一种硫酸钙晶须的制备方法，包括以下步骤: 钠长石分解:将钠长石、萤石、98%的硫酸按照1:(1.55?2.57):(3.28?4.62)的质量比混合，并在1001?2001和自生压力下反应得到含有硫酸钙、硫酸钠和硫酸铝的固体残渣； 制备硫酸钙滤饼:在801?1001下，用质量百分浓度为3%?10%的硫酸溶液浸取所述固体残渣得到酸浸液；过滤所述酸浸液制备所述硫酸钙滤饼； 制备硫酸钙晶须悬浮液:将所述硫酸钙滤饼与水混合配制质量浓度为2%?10%的硫酸钙浆料；向所述硫酸钙浆料中加入氯化铜媒晶剂，氯化铜加入的质量为所述硫酸钙滤饼质量的0.6%?4.5% ；将加有氯化铜的硫酸钙浆料加热至1101?1501，并以150转/分钟?350转/分钟的速度搅拌40分钟?120分钟，得到所述硫酸钙晶须悬浮液； 配制锡锑混合液:将锡盐和锑盐溶解在质量百分浓度为5%?20%的盐酸溶液中配制所述锡锑混合液，且该锡锑混合液中锑盐和锡盐的摩尔比为(1?50):100 ； 滴定反应:将所述硫酸钙晶须悬浮液置于反应釜中，并采用碱液调节1)?值为1?4 ；在所述反应釜内的温度为401?801时，将所述锡锑混合液滴入所述反应釜中与所述硫酸钙晶须悬浮液发生反应得到浅黄色悬浊液的时间为20分钟?60分钟，其中，所述锡锑混合液与所述硫酸钙晶须悬浮液的体积比为(5?30):100，所述反应釜中的锡盐与硫酸钙的摩尔比为(1?50):100 ； 制备导电硫酸钙晶须:对所述浅黄色悬浊液进行过滤、洗涤、干燥处理，然后研磨成颗粒；再在4001?8001的温度下高温处理1小时?5小时，得到所述导电硫酸钙晶须。
2.根据权利要求1所述硫酸钙晶须的制备方法，其特征在于:所述钠长石分解的步骤包括:先在1001?2001下对所述钠长石和萤石预加热15分钟?30分钟，除去原料中的水分，得到干燥的钠长石和萤石原料；再将98%的硫酸加入到所述干燥的钠长石和萤石原料中反应2小时?5小时得到含有硫酸钙、硫酸钠和硫酸铝的固体残渣和含有氟化硅的气体生成物。
3.根据权利要求1所述硫酸钙晶须的制备方法，其特征在于:在所述配制锡锑混合液的步骤中，所述锡盐为硫酸锡、氯化锡、氯化亚锡或硝酸锡。
4.根据权利要求1所述硫酸钙晶须的制备方法，其特征在于:在所述配制锡锑混合液的步骤中，所述锑盐为硫酸锑、氯化锑、硝酸锑或醋酸锑。
5.根据权利要求1所述硫酸钙晶须的制备方法，其特征在于:在所述滴定反应的步骤中，所述碱液为氨水、尿素、碳酸铵、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠或氢氧化钾。
6.根据权利要求1所述硫酸钙晶须的制备方法，其特征在于:在所述制备导电硫酸钙晶须的步骤中，所述干燥处理过程中的温度为60V?1001，所述干燥处理过程的时间为6小时?16小时。
【文档编号】C30B7/14GK104451857SQ201410700582
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】胡安慧, 梁国栋, 付建国 申请人:嵩县中科孵化器有限公司