摘 要

本文主要探究了碱金属掺杂硫酸钙基纳微米填料的制备与应用，通过调整合成条件，调整合成的晶粒结构，研究硫酸钙基纳微米填料对PVC的拉伸强度与抗冲击强度的影响规律。实验表明选取氯化钠浓度为25%，固液比1：3，反应时间5h，PH为2。能够得到长径比为3-7，表面光滑且呈长棒状的Na₂Ca₅(SO₄)₆·3H₂O（水钠钙矾石）。其次通过湿法改性对硫酸钙晶须进行表面改性，考察了不同改性剂种类对改性晶须表面性质的影响。结合SEM、能谱、FTIR等测试手段对改性试样的结构和性能进行了表征。结果表明选取硬脂酸钠、硬脂酸、油酸钠作为表面改性剂，改性温度为90℃，改性时间为40min，改性剂掺量8%，硫酸钙晶须物料浓度15%作为表面改性条件。试验最终探究了硫酸钙晶须作为填料在PVC复合材料体系中对PVC拉伸强度与抗冲击强度等力学性能的影响。并与未经过表面改性处理的硫酸钙晶须/PVC复合材料进行了对比分析，从而分析得出改性硫酸钙晶须可以与PVC复合制备得出性能良好的材料。

关键词：硫酸钙晶须；表面改性；填料；PVC复合

Abstract

The paper mainly explores the preparation and application of the alkali metal mix up calcium sulphate microns by adjusting the synthetic conditions and the structure of crystal,. Studying the influence law of calcium sulphate micron packing of PVC^，S the tensile strength and impact strength. The experiment showed that the concentration of sodium chloride was 25% and the solid liquid was 1：3, the reaction time is 5h, PH is 2. We can get a long diameter ratio of 3-7, the surface is smooth and long stick form of Na₂Ca₅(SO₄)₆·3H₂O. Secondly, the surface modification of calcium sulphate whiskers was carried out by wet modification. The effects of different modifier types on the surface properties of modified whiskers were investigated.The structure and performance of modified specimen are characterized by the combination of SEM, energy spectrum and FTIR. Results show that selecting sodium oleate as surface modification agent, modification temperature is 90 ℃, the modification time for 40 mins, the modifier dosage of 8%, 15% concentration of calcium sulphate whisker material as the surface modification conditions. The effect of calcium sulfate whisker as filler on the tensile strength and impact strength of PVC composites in the calcium sulfate whisker / PVC composites was investigated. And compared with the calcium sulfate whisker / PVC composites without surface modification. The results show that the modified calcium sulfate whiskers can be prepared with PVC to produce good materials.

Keywords: calcium sulfate whiskers； surface modification ；packing； PVC composite

目 录

目 录 1

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.1.1晶须 1

1.1.2硫酸钙晶须 1

1.2国内外研究现状及应用 2

1.2.1硫酸钙晶须的研究现状 2

1.2.2硫酸钙晶须在聚合物材料中的研究应用现状 3

1.2.3主要存在的问题： 3

1.3设计（论文）主要内容： 3

1.3.1研究目标： 4

1.3.2技术方案及措施 4

第2章 原材料及实验方法 6

2.1 实验原料 6

2.1.1化学试剂 6

2.1.2实验设备 6

2.2实验方法 7

2.2.1硫酸钙晶须的制备与性能检测 7

2.2.2硫酸钙晶须的表面改性 7

2.2.3硫酸钙晶须/PVC复合材料的制备 8

2.2.4硫酸钙晶须/PVC的强度测定 8

2.2.5微观分析 8

2.3 实验流程图 9

第3章 硫酸钙晶须的合成制备与应用 10

3.1碱金属溶液对硫酸钙晶须合成产物影响 10

3.1.1α-半水硫酸钙晶须显微结构分析 10

3.1.2α-半水硫酸钙晶须物相分析 12

3.1.3α-半水硫酸钙晶须热稳定性分析 14

3.1.4小结 16

3.2二水硫酸钙晶须的改性研究 16

3.2.1硫酸钙晶须改性机理 17

3.2.2改性硫酸钙晶须的红外谱图与显微结构分析 17

3.2.3小结 18

3.3硫酸钙晶须应用研究 19

3.3.1硫酸钙晶须应用 19

3.3.2结果分析 20

3.3.3小结 20

第4章 结论和展望 21

4.1结论 21

4.2展望 21

参考文献 22

致 谢 23

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.1.1晶须

晶须是一种具有一定长径比的在理想状态下生长成的，价格低廉的绿色新型单晶体。拥有完整的晶体结构。晶须的长径比一般为10—1000，接近于理想晶体，一般不含有缺陷，使其具有许多趋于最大理论值的力学性能与断裂强度，晶须作为十分优异的复合材料补强增韧材料具有广泛的应用前景。

1.1.2硫酸钙晶须

近些年，我国对工业现代化进程的愈发重视，这推动着一大批企业的发展。在国家大力发展现代化工业的同时，硫酸钙晶须在工业领域应用越发广泛。硫酸钙晶须是一种高纯度单晶生长成片状、粒状和纤维状的纳微米级晶体，属于无机非金属粉体材料。一般分为二水硫酸钙晶须(CaSO₄∙2H₂O)、半水硫酸钙晶须(CaSO₄∙0.5H₂O)和无水硫酸钙晶须(CaSO₄），其主要用途^[1]有：

1）.作为增强材料