本發(fā)明涉及一種低溫條件下制備高長徑比硫酸鈣納米線的方法，屬于硫酸鈣納米線制備及改性的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

硫酸鈣晶須又叫石膏晶須，具有完整的外形、均勻的橫截面、完善的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的纖維狀單晶體，目前所制備的硫酸鈣晶須通常為微米級尺寸，直徑1～10μm，長度幾十微米到幾百微米，可以用于環(huán)境工程、瀝青改性、涂料、填充劑等，應(yīng)用范圍廣泛。

納米硫酸鈣按照維度分為：硫酸鈣納米顆粒、硫酸鈣納米片、硫酸鈣納米棒、硫酸鈣納米管、硫酸鈣納米線、硫酸鈣納米束等。硫酸鈣納米線通常是：直徑約為10至100納米，長度為10至300微米，相對于微米級硫酸鈣晶須，硫酸鈣納米線由于獨(dú)特的一維結(jié)構(gòu)特性和小尺寸特性，在應(yīng)用領(lǐng)域可以展現(xiàn)出優(yōu)異的納米效應(yīng)。制備硫酸鈣納米線存在需要突破的瓶頸，目前所制備的納米硫酸鈣材料中，其主要制備方法有：直接沉淀法、微乳液法、水熱法、溶劑熱法、氣相法、微波法。所述的直接沉淀法，其沉淀過程反應(yīng)迅速，反應(yīng)的快慢不容易控制，制備的納米硫酸鈣性質(zhì)不穩(wěn)定，易團(tuán)聚，不易分散；制備的納米硫酸鈣的粒徑和形貌與溶液濃度、晶體生長抑制劑種類及含量、反應(yīng)體系pH值、反應(yīng)體系溫度、陳化時間和干燥溫度相關(guān)，不易控制，需要采用尿素、檸檬酸銨、多聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉一種或幾種抑制劑作為反應(yīng)抑制劑進(jìn)行抑制，能耗較大，設(shè)備要求高。

所述的微乳液法，其微乳液是由水、油、表面活性劑等組成，微乳液的粒徑大小為10～100nm，其表面活性劑分散在液體介質(zhì)中，當(dāng)表面活性劑濃度超過某一活性劑臨界膠束濃度時，生成膠束，膠束油包水(w/ o)型微乳液和水包油(o/w)型微乳液，油包水(w/o)型微乳液又叫反相微乳液，其疏水端和外界的有機(jī)溶劑接觸；水包油(o/w)型微乳液親水端與外界的水溶液相連。微乳液法具有反應(yīng)體系穩(wěn)定，所制備的產(chǎn)物品質(zhì)穩(wěn)定而被廣泛應(yīng)用，但是，其制備工藝復(fù)雜，反應(yīng)溫度高，能耗較大。

所述的水熱法和溶劑熱法制備硫酸鈣納米線，通常采取間歇方式生產(chǎn)，反應(yīng)溫度一般高于100℃，而且效率低，能耗大設(shè)備要求較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種低溫條件下制備高長徑比硫酸鈣納米線的方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種低溫條件下制備高長徑比硫酸鈣納米線的方法，其特征在于，該方法的具體步驟為；

(1).配制由正戊醇、環(huán)己烷、硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨組成的硫酸鈉反向微乳液，其步驟為：將一定量的正戊醇溶液、環(huán)己烷溶液、摩爾濃度為0.05～0.2mol/L的硫酸鈉溶液按照體積比為：(4～8)：(80～95)：(0.1～3)混合均勻，再向混合液中加入重量百分比為3～8 wt%的十六烷基三甲基溴化銨1～12g，完全溶解后，制得硫酸鈉反向微乳液；

(2). 配制由正戊醇、環(huán)己烷、硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨組成的氯化鈣反向微乳液，其步驟為：將一定量的正戊醇溶液、環(huán)己烷溶液、摩爾濃度為0.05～0.2mol/L的硫酸鈉溶液按照體積比為：(4～8)：(80～95)：(0.1～3) 混合均勻，再向混合液中加入重量百分比為3～8 wt%的十六烷基三甲基溴化銨1～12g，完全溶解后，制得氯化鈣反向微乳液；

(3). 將步驟(1)制得的硫酸鈉反向微乳液與步驟(2)制得的氯化鈣反向微乳液混合，攪拌10～30分鐘，得到透明均勻的混合微乳液；

(4). 將體積分?jǐn)?shù)為4～12 vol.%的丙酮或乙醇2～30ml加入至上述混合微乳液中進(jìn)行破乳反應(yīng)，反應(yīng)溫度為20-60℃，超聲1～20分鐘；

(5). 將破乳后混合微乳液用離心機(jī)以4000～10000 rpm的轉(zhuǎn)速離心分離，分離上層清液和下層沉淀物，所得下層沉淀物再用丙酮、乙醇依次進(jìn)行超聲清洗，清洗后再以4000～10000rpm的轉(zhuǎn)速離心，分離上層清液和下層沉淀物，再將分離后的沉淀物置于65～150℃下干燥1-6小時，即得硫酸鈣納米線產(chǎn)物。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法具有的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明方法制備工藝簡單，采用連續(xù)方式生產(chǎn)，效率高，沉淀過程反應(yīng)溫度低，其反應(yīng)溫度低于100℃，成本低；該方法制備的硫酸鈣納米線具有較好的增溶能力，其單根長度約達(dá)到45微米，單根直徑約達(dá)到40納米，能滿足市場需求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法制備的硫酸鈣納米線低倍透射電子顯微鏡(TEM)圖譜；

圖2為本發(fā)明方法制備的硫酸鈣納米線高倍透射電子顯微鏡(TEM)圖譜)；

圖3為本發(fā)明方法制備的硫酸鈣納米線X-射線粉末衍射儀(XRD)圖譜。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)將本發(fā)明的實(shí)例具體敘述于下文。

實(shí)施例：

一種低溫條件下制備高長徑比硫酸鈣納米線的方法，具體步驟為；

(1). 配制由正戊醇、環(huán)己烷、硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨組成的硫酸鈉反向微乳液，其步驟為：將正戊醇溶液3.2ml、環(huán)己烷溶液38ml、摩爾濃度為0.1mol/L的硫酸鈉溶液1ml混合均勻，再向混合液中加入十六烷基三甲基溴化銨2.1g，完全溶解后，制得硫酸鈉反向微乳液；

(2). 配制由正戊醇、環(huán)己烷、硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨組成的氯化鈣反向微乳液，其步驟為：將正戊醇溶液3.2ml、體積分?jǐn)?shù)為92.2vol.%的環(huán)己烷溶液 38ml、摩爾濃度為0.1mol/L的氯化鈣溶液1ml混合均勻，再向混合液中加入十六烷基三甲基溴化銨2.1g，完全溶解后，制得氯化鈣反向微乳液；

(3). 將步驟(1)制得的硫酸鈉反向微乳液與步驟(2)制得的氯化鈣反向微乳液混合，攪拌10～30分鐘，得到透明均勻的混合微乳液；

(4). 將體積分?jǐn)?shù)為4～12 vol.%的丙酮溶液5 ml加入至上述混合微乳液中進(jìn)行破乳反應(yīng)，反應(yīng)溫度為20-40℃，超聲3分鐘；

(5). 將破乳后混合微乳液用離心機(jī)以8000 rpm的轉(zhuǎn)速離心分離，分離上層清液和下層沉淀物，所得下層沉淀物再用丙酮、乙醇依次進(jìn)行超聲清洗，清洗后再以8000rpm的轉(zhuǎn)速離心，分離上層清液和下層沉淀物，再將分離后的沉淀物置于80℃下干燥1-6小時，即得硫酸鈣納米線產(chǎn)物。

從圖1和圖2的(TEM)圖看出，該硫酸鈣納米線單根長度約為45微米，單根直徑約為40納米；從圖3的(XRD)圖看出，該硫酸鈣納米線(XRD)圖譜符合硫酸鈣的標(biāo)準(zhǔn)圖譜。