磷石膏水热法合成硫酸钙晶须形貌控制及对半结晶聚合物结构与性能影响

Through studying the morphology control of calcium whisker prepared with phosphogysum by hydrothermal method and its influence on the stuctruce and performance of the semicrystalline polymers which mainly included PP,PE and PA, this program will solve the crystalline phase and morphology control technology of calcium sulfate whisker, make clear the separation and purification process of multicomponent phosphogypsum, the actual application state of calcium sulfate whisker in the semicrystalline polymer materials, the crystalline phase and process of morphology control of calcium sulfate whisker, and form the key technology of the synthesis of calcium sulfate whisker with hydrothermal method and its application in the semicrystalline polymer. In the meantime, this program will combine the First Principle (use the Material Studio 6.0 software) to establish the preparation technology of synthesis of the calcium sulfate whisker with hydrothermal method, reveal the effect essence of the reaction condition on the generation and growth of crystalline phase, the effect mechanism of the morphology of calcium sulfate whisker on the structure and property of semicrystalline polymer and the influencing factor of surface modification on the polymer materials. Furthermore, it will train a environment chemical research team in Guizhou where is relatively backward, provide scientific theory for the industrialization preparation of calcium sulfate whisker and a highly efficient utilization of phosphogyspsum, improve the utilization ratio of resource, and protect the environment effectively..Expected results: 5-8 published papers, 3-5 training master's, a training environment chemical research team

本项目对磷石膏水热法合成硫酸钙晶须形貌控制及其对半结晶聚合物（主要指聚丙烯、聚乙烯以及尼龙）结构与性能影响进行研究，解决硫酸钙晶须的晶相与形态控制技术，摸清硫酸钙晶须在半结晶聚合物材料中的应用情况、磷石膏多组分的分离与净化过程、硫酸钙晶相与形态控制过程，形成磷石膏水热法合成硫酸钙晶须及其在半结晶聚合物中应用关键技术，确立磷石膏水热法合成硫酸钙晶须制备工艺，并结合第一性原理，运用Material Studio 6.0 软件研究并揭示反应条件对晶须晶相生成以及生长作用本质、硫酸钙晶须形貌对半结晶聚合物结构与性能影响机制以及表面改性对聚合物材料的影响因素及规律，并在相对比较落后的贵州组建环境化工基础应用研究团队，为磷石膏工业化制备硫酸钙晶须、提高资源利用率、有效保护环境以及高效利用磷石膏资源提供科学理论依据。 .　　预期成果：发表学术论文5-8篇，培养硕士3-5名，培养环境化工研究团队

本项目以磷石膏高效、高值综合利用，开发高品质晶须并拓展其应用范围为研究对象，利用磷石膏为原料，采用水热法制备硫酸钙晶须，进行了小试、放大性实验以及超细硫酸钙晶须控制技术研究，研究了反应温度、浆料初始pH值、反应时间、浆料浓度以及磷石膏粒度对生成硫酸钙晶须的影响，并实现以净化磷石膏为原料，制备超细硫酸钙晶须生产技术，通过控制浆料浓度、反应温度等条件，实现晶须直径（200-2000nm）,长径比可调。项目研究了硫酸钙晶须对聚丙烯、尼龙力学性能的影响，表面改性处理以及加工方式对聚丙烯、尼龙结构的影响以及结构与性能之间的关系，研究表明硫酸钙晶须的表面处理、加工方式以及形貌特征对聚丙烯、尼龙的结构与性能有不同影响：超声处理的硫酸钙晶须能诱导大量聚丙烯β晶生成，而超细硫酸钙晶须则更有利用于尼龙6的成核，完善其γ晶。项目探索了磷石膏制备硫酸钙晶须对沥青性能的改性，完成了磷石膏、硫酸钙晶须改性沥青对比性研究，硫酸钙晶须不仅能提高沥青软化点，降低针入度，而且增强沥青高温性能，对沥青延展性损失较少。主要考察了硫酸钙晶须对模拟含磷废水中磷和重金属（Pb和Cu）的去除效果，分析了初始废水pH、初始磷质量浓度、硫酸钙晶须加入量对吸附的影响，研究了硫酸钙晶须吸附等温线以及动力学，并对其机理进行初步分析，硫酸钙晶须能高效吸附P以及Pb与Cu，吸附机理以化学吸附为主。项目开发的由磷石膏制备硫酸钙晶须技术，不仅能促进磷石膏的高效综合利用，解决硫酸钙晶须原料问题，而且具有十分广阔的应前景。项目共发表研究论文16篇，其中SCI收录4篇，核心期刊10篇，申请发明专利1件，获授权发明专利1件、实用新型专利1件，2013年获贵州省科技进步三等奖一项，培养研究生13名，毕业研究生8名，本科生12名。