年产10000吨无水硫酸钙晶须设计

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1、目录第一章绪论1.1课题研究的意义与背景1.2晶须及其结构性能介绍1.3无水硫酸钙晶须的性质和特点1.4无水硫酸钙晶须的应用1.5国内外无水硫酸钙晶须制备研究现状1.6目前制备无水硫酸钙晶须存在的问题第二章实验部分介绍2.1引言2.2实验的目的2.3实验的设备及仪器介绍2.4实验的药品与试剂2.5实验的分析与测试2.6制备无水硫酸钙晶须的工艺流程2.7实验装备图2.8本章小结第三章低温水热法制备硫酸钙晶须3.1引言3.2制备方法3.3二水硫酸钙晶须制备工艺条件实验研究3.3.1反应原料浓度的选择3.3.2反应时间的选择3.3.3搅拌速度对硫酸钙晶须的影响3.3.4反应温度对硫酸钙

2、晶须的影响3.3.5寻找最佳产物的生产条件第一章制作10000吨无水硫酸钙晶须的设计研究4.1引言4.2项目介绍4.3硫酸钙晶须特点和应用前景4.4项目的技术来源、工艺4.5项目的规模介绍4.6本次设计解决的主要的问题与技术要求4.7本章小结第5章总结与展望5.1对全文的总结5.2对未来工作的展望参考文献谢词附录前言以金属,陶瓷和树脂为基质，添加各种晶须构成高性能复合材料已成为目前国际材料科学发展的趋势。然而，传统的晶须如碳晶须、碳化硅晶须、氮化硅晶须等价格高昂，严重限制了晶须复合材料的民用化，因此开发廉价晶须成为当今复合材料研究的热点之一。硫酸钙晶须作为一种新型材料，不但具有与

3、碳纤维相近的力学性能，还具有耐高温、抗化学腐蚀，良好的相容性和平滑性，再生性能好，毒性低，容易进行表面处理等优点，而其价格仅为碳化硅晶须的1/200～1/300。因其高性价比及其在民用材料的巨大应用前景，而成为材料领域的研究焦点。目前制备硫酸钙晶须主要通过水热法，该法需在高温高压下反应，晶须长径比低，能耗高，对反应装置要求高，且难以大规模化生产，从而制约了该法的工业性应用。本文针对这一问题，利用工业产品硫酸铵和氯化钙为原料，提出两种合成硫酸钙晶须新工艺：低温（0～100℃）水热法制备出了长度在80～90之间，直径在0.5～1.0之间，长径比达到85的二水硫酸钙晶须，该工艺大大提高

4、了反应原料的浓度。研究表明，本液相催化合成新工艺最佳工艺条件为：反应物浓度0.5mol/L，有机液相催化剂MZ—1用量50ml，pH值控制在3，超声时间约30min。低温（0～100℃）水热法最佳工艺条件为：原料浓度1.0mol/L，反应温度80℃，反应时间30min，搅拌速度120r/min。本论文还探索研究了二水硫酸钙晶须在一定高温下加热转化无水硫酸钙晶须，得到了比较理想的无水硫酸钙晶须。关键词：硫酸钙晶须制备研究第1章绪论1.1课题研究的意义与背景随着生产及社会的不断发展，人类对材料的要求越来越高，诸如要求材料具有高的抗拉强度、弹性模量、导热性、热畸变温度以及较低的热膨胀特

5、性等。要使材料的性能满足以上各种要求，需要采用复合材料，因为复合材料的各组分能协同发挥作用，满足应用过程中的各项要求。晶须是复合材料中的重要增强组元，在金属、陶瓷、橡胶、塑料、树脂等为基质的材料中添加晶须，可制得性能优异的晶须增强复合材料。晶须作为改性增强材料时显示出极佳的物理、化学性能和优异的机械性能。一般意义上所指的晶须概念较广泛，包括那些含有少量明显缺陷的纤维状晶体。而严格意义上的晶须是指以可结晶物为原材料，在特定条件下生成的一种纤维状单晶材料，其直径非常小(20nm～100μm），长径比高达（5～1000），以致难以容纳在大晶体中经常出现的缺陷，具有固定的横截面形状、完整

6、的外形、完善的内部结构，原子排列高度有序，其强度可接近于完整晶体材料的理论值。是一类力学性能十分优异的新型复合材料补强增韧剂。由于晶须增强复合材料在（强度、电性能、硬度、腐蚀性及熔点）等性能方面具有达到高性能的潜力，因此晶须产品的研究和开发受到了高度重视。自20世纪60年代初以来开发了近百种晶须实验品，包括金属、碳化物、氮化物、氧化物及卤化物等。1965年，研发出的复合材料其强度比金属铝高6倍，塑料复合材料其强度比塑料高10倍，这些成果的产生使得晶须复合材料成为研究热点。但由于当时生产工艺复杂，价格昂贵，应用受到限制，这降低了研究者们开发晶须产品的热情。到了七十年代，美国犹它大学

7、的IvanB.Cutler教授开发了使用特别处理的砻糠在2000℃生长出β-SiC晶须的方法，SiC晶须的合成与生产研究才真正兴起。在这个基础上，1976年Hulco公司研发了使用稻壳来制备β-SiC晶须的工艺，不久日本的研究者也开发出了使用稻壳来制备β-SiC晶须的专利，这些研究成果成为工业化生产晶须起点。80年代初，日本和美国率先规模化的生产SiC晶须，并研制出了添加有SiC晶须的陶瓷基、金属基、树脂基的新型复合材料。进入90年代，钙盐系列、镁盐系列和铝盐系等晶须品种，由于原