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1、硫酸钙微米／纳米材料的研究进展综述专论化工科技,2009,17(4):57～60SCIENCE&TECHNOLOGYINCHEMICALINDUSTRY硫酸钙微米/纳米材料的研究进展*李春梅,罗康碧,李沪萍一,陈锐(昆明理工大学化学工程学院,云南昆明650224)摘要:硫酸钙微米/纳米材料因其特有的物理化学性质和力学性能在环保,医疗,建材,阻燃材料,复合材料等领域有着广泛的应用前景.作者介绍了近年来国内外硫酸钙微米/纳米材料的制备方法,并对其研究现状和发展趋势进行了概述.关键词:硫酸钙;微米材料;纳米材料中图
2、分类号:0784;TQ132.32文献标识码:A文章编号:1008—05¨(2009)04—0057—04自从微电子产生和发展以来,人们就不断追求越来越小,越来越完善具有微小尺寸结构的器件装置.微米/纳米科技的出现满足了人们不断提出的微小型化方面的要求,同时也使人们在改造自然方面的认识和能力从微米层次深入到原子,分子的纳米层次,并对信息,材料,生物,机械制造,医疗等领域产生了深远的影响q].如何有目的地将分子或分子聚集体装配成微米或纳米结构,以使功能材料的表面微观结构控制在分子水平已经成为材料科技工作者研究的一个热点
3、.硫酸钙具有无毒,轻质,胶凝性好,隔声,隔热,阻燃性好等优良的特性,可应用于石膏建材,水泥缓凝剂,医药等方面.硫酸钙微米材料包括微米颗粒,微米级晶须,因其微小的尺寸和较少的晶体缺陷而具有较高的机械强度;硫酸钙纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围内或由它们作为基本单元构成的材料,包括硫酸钙纳米颗粒,纳米线,纳米管,纳米棒,纳米束等.如果将硫酸钙制备成纳米材料,它就具有不同于传统材料的优异物理性能和力学性能,在医药,环保,阻燃材料的强化和复合材料的增韧等领域将会具有更广泛的应用前景.1硫酸钙微米材料1.1硫
4、酸钙微米颗粒硫酸钙具有清热,泻火,安神的药效,自古以收稿日期:2009—04—2O作者简介:李春梅(1985一),女,云南昆明人,昆明理工大学在读硕士研究生,主要从事无机化工材料方面的研究.**通讯联系人.*基金项目:云南省教育厅科学研究基金项目(5Y0678D)来就被用于治疗疟疾,便秘,口渴和阴虚等症;此外,硫酸钙具有好的生物相容性,可降解性和骨诱导性,能够用做骨替代材料充填骨缺损腔l4],在治疗烧伤时用石膏粉处理创面能够防止感染,加快结痂和愈合.目前,用于医疗方面的硫酸钙均为微米级的颗粒,主要采用直接加热法合成.
5、PengWang__5等人在108℃的CaC12溶液中直接加热CaSO?2H.o制备出可用于骨替代物CaSO?0.5H.O粉体,并研究了不同质量分数CaC1.对硫酸钙形貌的影响.结果表明,CaC1.质量分数从35.5降低到23.59/6时,硫酸钙晶体从长径比为5.5且截面为六边形的细长棒状体变成长径比仅为1.4的短粗圆柱体,同时抗压强度也从15MPa提高至37MPa.最理想的CaSO?0.5HO骨替代物是具有圆球状或低长径比的颗粒物,这样才能够增大其注射能力和力学性能.若将其制备成纳米颗粒或是纳米管,并在纳米管中装填
6、药物,那么它就能成为纳米药物的运载器和缓释器,必将在医学上产生很大的应用价值.1.2硫酸钙晶须晶须是指人为控制条件下以单晶形式生长的形状类似短纤维的须状单晶体,其长径比达5～l000,直径一般在0.O1～10F.m之间【_6j.晶须具有微小的尺寸,完整的外形,完善的内部结构,极高的机械强度,是一类重要的复合材料增强组元.硫酸钙晶须与石膏一样具有二水,半水和无水三种状态,其中无水和半水硫酸钙晶须具有较大的强度和较高的使用价值.目前国内制备硫酸钙晶须的方法主要有三种,水热法,常压酸化法和有机媒介制备法.?58?化工科技第
7、17卷1.2.1水热法水热法是将一定量的石膏悬浮液加到水热反应釜中,在饱和蒸汽压下,二水石膏变成细小的针状半水石膏,再经晶形稳定化处理得到半水硫酸钙晶须.此法合成晶须转化率高,工艺简单,但生产成本和水热装置的要求高,工业化应用受到一定限制.凤晓华等人以二水石膏和半水石膏粉为原料,采用水热法制备出了长度为2O～50m,直径2～5m的二水硫酸钙晶须.研究表明料浆质量分数,反应温度,反应压力,搅拌速度等工艺条件对产品质量有较大的影响,制备硫酸钙晶须的最佳工艺条件为:悬浮液质量分数1O,压力2.0MPa,温度115℃,搅拌速
8、率l50r/rain.厉伟光等人以柠檬酸渣为原料,采用水热法制备出平均长径比约为5O的二水硫酸钙晶须.该法需将柠檬酸废渣用变频式球磨机磨12h,并加入一定比例的晶种和添加剂,虽然增加了工艺的复杂性,但充分利用了柠檬酸废渣,达到了变废为宝的目的,具有重要的意义.1.2.2常压酸化法常压酸化法是在常压下,通过控制过程的温度和酸度,将质量分数高的二水
