碳酸钙的原位合成及表面改性

利用碳化法, 选用几种常见的改性剂(硬脂酸钠、十八碳醇磷酸酯和油酸)对碳酸钙进行了原位合成及表面改性. 通过活化度、白度、接触角的测定, 对比了其改性效果, 同时通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等测试手段对产品进行表征. FT-IR结果表明, 改性剂与碳酸钙表面是以化学键合和物理吸附方式相结合. 碳酸钙改性后, 其红外υ3特征吸收峰出现约44 cm-1的蓝移现象. 对反应机理进行了初步探讨. 实验结果表明, 当十八碳醇磷酸酯用量达到2%(以碳酸钙的质量分数计)时, 产品活化度达到99.9%, 白度值达到97.3%, 接触角达到了122.25°, 从而为新型无机填料的制备提供了理论依据和合成手段.     

枝状文石型碳酸钙的仿生合成及在PVC中的应用

利用生物矿化原理,以聚丙烯酸(PAA)为有机基质,采用碳化法合成了具有枝状形貌的文石型碳酸钙粒子.通过场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)等检测手段研究了产物的结构和形貌,并初步探讨了粒子的生长机理.结果表明,在文石型碳酸钙粒子的合成中,有机基质和反应温度是非常重要的参数.同时将该产品填充于聚氯乙烯(PVC)中,测定了PVC塑料的力学性能和加工性能.     

室温固相研磨制备椭球形活性碳酸钙

以Span60为添加剂,利用Ca(Ac)2.H2O与Na2CO3在室温下进行固相研磨反应合成椭球形活性碳酸钙,考察了Span60用量对样品活性、分散性的影响。用X射线衍射仪(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外吸收光谱(FTIR)、粒度分析等手段对所得样品进行了表征,探讨了椭球形碳酸钙的形成机理。结果表明,Span60对碳酸钙粒子的结构和形貌具有调控作用,微米级椭球形碳酸钙是由纳米级小颗粒组装而成。在Span60的用量4%的条件下,可制得活性高、分散性好、粒度为1~3μm的椭球形碳酸钙。     

熔融-拉伸法制备亲水聚丙烯/聚乙烯醇缩丁醛中空纤维膜

以聚丙烯(PP)为基材,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为亲水改性剂,聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)为增容剂,通过熔融-拉伸法(MS-S)制备亲水PP/PVB中空纤维膜.采用差示扫描量热(DSC)和水接触角(WCA)测试考察了PVB添加量对PP/PVB共混物结晶行为及亲水性的影响;采用广角X射线衍射(WAXD)和小角X射线散射(SAXS)研究了PP/PVB中空纤维热处理后片晶微观结构;采用场发射扫描电镜(FESEM)观察了PP/PVB中空纤维膜内表面孔结构的变化,测试了PP/PVB中空纤维膜的孔隙率及纯水通量.研究结果表明,随着PVB含量的增加,PP/PVB共混物的WCA从103°降低到76°,表明PP/PVB共混物亲水性得到明显改善.同时,PVB可以起到异相成核作用,但由于MAH与PVB发生键合作用,过量添加PVB会阻碍PP分子链段运动,导致晶体结构不完善,这与WAXD和SAXS分析结果相同.PP/PVB2.5(PVB质量分数为2.5%)中空纤维膜热处理后结晶度、片晶取向度、厚度及Shish-kebab结构完善度均高于纯PP样品.对应膜孔隙率为66%,纯水通量达到320 L/(m2·h),比纯PP膜提高了76.8%.     

球形聚丙烯粒子固相接枝苯乙烯的研究

用负载型高效球形催化剂催化丙烯本体聚合获得了孔隙率较高的球形聚丙烯 (PP)粒子 .研究了苯乙烯在这种球形多孔PP粒子中的接枝聚合反应 ,考察了各种聚合条件对接枝率及接枝效率的影响 ,并用FTIR、DSC、GPC、粘度测定及偏光显微镜 (PLM)等方法表征了接枝聚合产物的结构和形态 .研究表明 ,球形PP粒子固相接枝苯乙烯不仅可达较高接枝率 (最高达 2 4 % )和接枝效率 (最高达 5 6 7% ) ,PS相区尺寸小、分布均匀 ,而且产物为形态规则的球形颗粒 ,有利于防止聚合物结块和粘壁 .但PP接枝PS后分子量有所下降 ,表明PP接枝PS的同时伴随着轻微的降解     

海螺状碳酸钙的可控合成与荧光性能

采用液相沉淀法,以硝酸铋[Bi(NO_3)_3]为添加剂来调控碳酸钙晶体的形状与大小,制备了海螺状碳酸钙粒子.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)、原子荧光光谱仪(AFS)等对产物的结构和性能进行了表征.结果表明,在60℃条件下,添加20 mL浓度为2 g/L的Bi(NO_3)_3溶液可得到海螺状球霰石型碳酸钙粒子,且其荧光性明显增强.在碳酸钙的成核过程中,Bi~(3+)的加入起到了显著的调控作用.     

孪生球状碳酸钙的直接混合沉淀法制备及表征

以醋酸钙和碳酸钠为原料, 柠檬酸三钠为晶形控制剂, 利用液相直接混合沉淀法合成了分散性好、粒度约1.5~3.0 μm、长短轴比约2∶1的孪生球形碳酸钙晶体. 利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、原子力扫描探针显微镜(ASPM)和粒度分析仪等对样品进行了表征. 结果表明, 在不添加柠檬酸三钠的溶液中得到微米级的立方状碳酸钙晶体, 而添加柠檬酸三钠(质量分数30%~40%)后则得到具有不同表面粗糙度的孪生球状碳酸钙晶体. 同时, 用分形生长理论和成核限制聚集(NLA)模型对孪生球状碳酸钙粒子的形成机理进行了分析.     

水相湿法改性纳米碳酸钙表面性质的研究

用特定的表面改性剂在水相中对纳米碳酸钙的悬浮液进行了湿法改性。红外光谱和热失重分析证明,改性剂与碳酸钙之间以化学键结合;沉降体积和接触角的测定结果说明改性粒子在液体石蜡中的润湿性和疏水性得到了提高;透射电子显微镜照片显示改性粒子在液体石蜡中有更好的分散性;体系粘度实验表明改性粒子与液体石蜡之间有较好的相容性。     

不同取代度山药醋酸淀粉的合成及表征

以山药淀粉为原料, 浓硫酸作催化剂, 冰醋酸和醋酸酐为改性剂, 合成了不同取代度的山药醋酸淀粉. 用傅立叶红外(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热(DSC)、热重法(TG)和X射线衍射(XRD)测试对山药醋酸淀粉的结构、形貌、热性质和结晶性进行表征. 结果表明随着山药醋酸淀粉取代度的提高, 其结晶度从36.10%降到10.96%, 分解温度从325℃提高到372℃, 熔融温度从273℃降至226℃.     

以L-组氨酸为模板仿生合成针状纳米碳酸钙

依据仿生合成原理, 以L-组氨酸为有机基质, 无水氯化钙和无水碳酸钠为原料, 通过简单的复分解反应制备出了平均直径约为80 nm, 长径比约为12∶1的针状纳米碳酸钙晶体. 利用高分辨扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱议(FTIR)对产物进行了表征, 结果表明, 在不添加有机基质的溶液中得到立方状微米级的碳酸钙晶体, 添加L-组氨酸后得到针状纳米级的碳酸钙晶体, 并对L-组氨酸在仿生合成针状纳米碳酸钙过程中的作用机理进行了初步探讨.     

Controlling the polymorph and morphology of CaCO3 crystals using surfactant mixtures

Inspired by mineralization in biological organisms, fabrication of higher ordered CaCO(3) crystals modified by surfactants has received much attention. In our present work, mixed surfactants of hexadecyl(trimethyl)azanium bromide and sodium dodecyl sulfate were used to mediate the nucleation and growth of CaCO(3) crystals. When the concentration of sodium dodecyl sulfate in the solution is constant (0.1 mM), the polymorph of CaCO(3) crystals changed from pure vaterite to pure aragonite with increase of the ratio of hexadecyl(trimethyl)azanium bromide to sodium dodecyl sulfate. Various morphologies of vaterite and aragonite were obtained. Based on the time-resolved experiments, we suggest that the flower-like CaCO(3) formed via aggregation of hexagon-like vaterite induced by the surfactants. More importantly, we realized that a cluster-shaped morphology of aragonite was produced through the nucleation of aragonite at the surfaces of the hexagon-like vaterite.     

原位固相接枝改性碳酸钙/聚丙烯复合材料的制备

用马来酸酐（MAH）在碳酸钙（CaCO3）表面引入双键,通过原位固相接枝法将聚丙烯蜡（PPW）化学键合在CaCO3表面,制得3种接枝率的CaCO3-MAH-PPW。 将这3种改性CaCO3填充聚丙烯（PP）制备复合材料,研究了PP/CaCO3界面作用对复合材料强度的影响。 结果表明,CaCO3表面经PPW接枝改性后在PP中的分散性提高,与PP相容性变好;随着改性CaCO3表面PPW接枝率的提高,CaCO3与PP之间界面作用逐渐增强。 当PPW接枝率为4.48 mg PPW/g CaCO3时,CaCO3与PP之间的界面作用最强,复合材料拉伸强度下降最小,杨氏模量提升最大,当m(PP)∶m(CaCO3)=100∶50时,杨氏模量达0.86 GPa,是纯PP的1.63倍;而PPW化学接枝率为2.49 mg PPW/g CaCO3时,CaCO3与PP之间的界面作用适中,复合材料缺口冲击强度提升最大,且当m(PP)∶m(CaCO3)=100∶10时,缺口冲击强度达3.91 kJ/m2,是纯PP的1.35倍。     

Crystallization and aggregation behaviors of calcium carbonate in the presence of poly(vinylpyrrolidone) and sodium dodecyl sulfate

An anionic surfactant interacts strongly with a polymer molecule to form a self-assembled structure, due to the attractive force of the hydrophobic association and electrostatic repulsion. In this crystallization medium, the surfactant-stabilized inorganic particles adsorbed on the polymer chains, as well as the bridging effect of polymer molecules, controlled the aggregation behavior of colloidal particles. In this presentation, the spontaneous precipitation of calcium carbonate (CaCO3) was conducted from the aqueous systems containing a water-soluble polymer (poly(vinylpyrrolidone), PVP) and an anionic surfactant (sodium dodecyl sulfate, SDS). When the SDS concentrations were lower than the onset of interaction between PVP and SDS, the precipitated CaCO3 crystals were typically hexahedron-shaped calcite; the increasing SDS concentration caused the morphologies of CaCO3 aggregates to change from the flower-shaped calcite to hollow spherical calcite, then to solid spherical vaterite. These results indicate that the self-organized configurations of the polymer/surfactant supramolecules dominate the morphologies of CaCO3 aggregates, implying that this simple and versatile method expands the morphological investigation of the mineralization process.     

以多孔CaCO3微球为模板制备聚乙烯超疏水表面

以聚苯乙烯磺酸钠（PSS）掺杂的多孔碳酸钙（CaCO3）微球层为模板,通过热压低密度聚乙烯（LDPE）并结合酸蚀刻的方法制得了具有多层粘联微球结构、而非常见蜂窝状多孔结构的LDPE稳定超疏水表面（接触角152.8±2.5°,滚动角约6°）。元素分析表明,表面粘联微球为纯LDPE而非LDPE包覆的CaCO3。将多孔CaCO3微球稀疏地撒在LDPE表面并加热熔融,发现微球会自发沉降到熔体内部,酸蚀刻后形成了类似莲蓬的表面微结构,即坑内包含小球。结合CaCO3微球生成原理和多孔结构,认为粘联微球结构和莲蓬结构均是由于LDPE熔融大分子自发沉积到多孔CaCO3微球内部,“反模”形成了LDPE微球所致。本发现为多孔CaCO3微球的应用开辟了新方向。     

阴离子氨基酸表面活性剂调控碳酸钙的仿生合成

室温下, 在乙醇或乙醇-水混合体系中, 利用氨基酸表面活性剂N-酰基十二烷基肌氨酸钠(Sar)调控合成碳酸钙, 采用SEM, XRD和FTIR等技术表征了反应产物. 在乙醇体系中, 首先形成多面体形状的文石, 然后逐渐转变为圆球状的无定形碳酸钙. 在乙醇-水混合体系中, 合成了花簇状多级结构碳酸钙晶体. 增加N-酰基十二烷基肌氨酸钠的用量有助于形成球霰石结构, 当n(Ca2+)∶n(Sar)=1∶1 时, 得到的花状碳酸钙为球霰石和方解石的混合物, 当n(Ca2+)∶n(Sar)=1∶2 时, 得到纯净的球霰石, 其形貌为大小较均一的单分散的球, 直径约为7 μm; 另外, 当n(Ca2+)∶n(Sar)=1∶1时, 混合溶剂中水和乙醇的体积比由1.5∶1依次增加为7∶3和3∶1时, 碳酸钙晶体的形貌由花状逐渐向球形过渡, 晶体中球霰石和方解石的含量也随之变化, 其中, 当水和醇的体积比为7∶3时, 产物主要为球霰石型晶体.     

碳酸钙在聚合物胶束控制下的仿生合成

合成了温敏性的聚(N-异丙基丙烯酰胺)-b-聚(L-谷氨酸)(PNIPAM-b-PLGA)嵌段共聚物,在较高温度下制备了以PNIPAM为核、以PLGA为壳的自组装胶束,研究了胶束对碳酸钙晶体生长的控制作用.使用扫描电镜和X射线衍射表征了碳酸钙晶体的形貌和晶型.当聚合物胶束浓度较高时,得到纤维状的文石;当胶束浓度较低时,...     

控制沉淀法制备不同形貌的碳酸钙超细粉

本文报道了一种成功合成了不同形貌的碳酸钙（CaCO3）超细粉的简单方法,可以获得包括链状、片状、棒状、球形、斜方、以及中空球形的超细碳酸钙粉末。产品用粉末X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）进行了表征和检测。文中对影响产品具晶型和形貌的主要因素进行了讨论,以期有助于理解碳酸钙超细粉的成核与生长机理。     

Mg/Ca partitioning between aqueous solution and aragonite mineral: a molecular dynamics study

We have calculated the concentrations of Mg in the bulk and surfaces of aragonite CaCO(3) in equilibrium with aqueous solution, based on molecular dynamics simulations and grand-canonical statistical mechanics. Mg is incorporated in the surfaces, in particular in the (001) terraces, rather than in the bulk of aragonite particles. However, the total Mg content in the bulk and surface of aragonite particles was found to be too small to account for the measured Mg/Ca ratios in corals. We therefore argue that most Mg in corals is either highly metastable in the aragonite lattice, or is located outside the aragonite phase of the coral skeleton, and we discuss the implications of this finding for Mg/Ca paleothermometry.