溶析结晶法制备硫酸钡超细粒子及其复合粒子的研究

摘要

液体抗溶剂结晶技术可以分为萃取、盐析和溶析三种结晶方法,本论文采用溶析结晶技术制备无机、聚合物超细粒子。溶析结晶过程包括溶解过程和晶析过程,实验体系可以分为三个部分:目标组分(A)、主溶剂(B)和抗溶剂(C)。溶解过程是在一定条件下让目标组分A溶解于主溶剂B中,达到饱和。晶析过程是利用目标组分在溶剂B和析出剂C中溶解度的显著差异,通过减小目标组分在溶剂B中的溶解能力,使目标组分最大限度地从溶剂中晶析出来。体系要求:目标组分A在一定的条件下能溶解于溶剂B,不溶于析出剂C,同时要求溶剂B和C能互溶。溶析结晶技术是制备单分散超细粒子的理想方法,也是制备复合粒子的新方法。溶析结晶技术最大的特点是工艺简单、产品的纯度高、效率高以及损耗小等优点,若体系选择适当,可达到高纯度、高收率、粒子超细化的三重效果。因此溶析结晶技术制备超细粒子具有巨大潜在的应用价值。同时可以为负载型催化剂载体的制备、药物粒子的细化、不同种类复合粒子的制备提供参考。论文首先测定各种目标组分(A)在不同溶剂中的溶解度,从理论上解释了采用溶析结晶技术制备各种超细粒子的可行性。实验中成功制备了超细BaSO4粒子、PC(聚碳酸酯)粒子,并运用TEM、SEM、XRD、激光粒度分析仪、气体吸附分析仪、紫外可见分光光度计等分析手段来表征粒子的粒径和粒度分布、形貌、比表面积、晶相以及物质结构等。分析结果表明:溶析结晶技术达到了粒子细化的目的,得到的粒子粒度分布均匀,粒径达到亚微米级(150nm~700nm)的球形粒子。严格控制实验条件,溶析结晶技术可以制备纳米级的粒子。实验过程中考察了在制备过程中显著影响目标组分(A)粒子粒径的因素,如结晶温度、结晶浓度、加料方式、料液加入速率、搅拌速率等。同时还选择了理想的分散剂。实验结果表明:较低的结晶温度、反向的加料方式、较快的搅拌速率、一定的加入速率以及一定的料液浓度均有利于制备超细(亚微米级)粒子。硫酸钡粒子的制备:浓硫酸为主溶剂,水为反溶剂。聚碳酸酯粒子的制备:氯仿为主溶剂,酒精为反溶剂。聚苯乙烯粒子的制备:甲苯为主溶剂,酒精为反溶剂。在应用溶析结晶技术制备各种超细粒子的基础上,本论文创新性地采用溶析结晶技术制备PC-BaSO4核壳结构复合粒子。实验根据溶析结晶技术的基本原理,结合制备核壳结构复合粒子的基本要求,在料液中加入分散均匀的BaSO4母粒子,按实验设计的要求,改善PC和BaSO4之间的亲和性。包覆过程中,使PC在相互间亲合力的诱导和过饱和度的驱动下,在BaSO4母粒子表面成核与生长,包覆BaSO4母粒子,成功制备PC-BaSO4核壳复合粒子。运用SEM、EDS、XRD、FT-IR和Malvern激光粒度分析仪等分析方法对粒子的粒径、粒度分布、形貌、结构和晶相进行表征。沁介决驴硕士李位伦义(自男万)匆溶析结晶技术成功制备平均粒径300一65Onln、粒度分布均匀、纯度高的聚碳酸酷一硫酸钡复合粒子,PC对BasO;进行成功包覆,包覆层的厚度大约为100Tun。pH值等工艺参数对制备复合粒子有显著的影响。制备包覆式超细有机一无机复合粒子的方法很多,如机械法、微乳液法、溶胶一凝胶法、沉积法、异相凝聚法等。溶析结晶技术在工业中广泛应用于产品的提纯和分离,但用于复合粒子的制备在国内外未见报道。

目录

摘要

ABSTRACT

绪论

参考文献

第二章 文献综述

2．1 制备超细粒子的传统方法

2．1．1 物理方法

2．1．2 化学方法

2．2 溶析结晶技术

2．2．1 溶析结晶技术概述

2．2．2 溶析结晶技术的原理

2．2．3 溶析结晶过程及其影响参数

2．2．4 溶析结晶技术的特点

2．2．5 溶析结晶技术的具体应用范例

2．2．6 溶析结晶技术的应用前景和新用途的开发

2．3 单分散体系粒子

2．3．1 硫酸钡

2．3．2 聚碳酸脂

2．4 无机/聚合物复合粒子

2．4．1 复合粒子的传统制备方法

2．4．2 制备复合粒子的目的和意义

2．5 立题依据

2．5．1 单分散体系粒子的制备

2．5．2 复合粒子的制备

参考文献：

第三章 硫酸钡粒子的制备——溶析结晶法制备超细硫酸钡粒子

3．1 引言

3．2 实验

3．2．1 溶解度的测定

3．2．2 超细硫酸钡粒子的制备

3．3 结果与讨论

3．3．1 硫酸钡含量的测定

3．3．2 硫酸钡粒子XRD检测结果与分析

3．3．3 亚微米硫酸钡粒子的形貌和粒度分析

3．3．4 分散剂的影响

3．3．5 操作条件对制备亚微米硫酸钡粒子的影响

3．4 本章小结

参考文献

第四章 聚碳酸酯微细粒子的制备

4．1 引言

4．2 实验

4．2．1 溶解度的测定

4．2．2 PC微粒制备

4．3 结果与讨论

4．3．1 紫外光谱分析

4．3．2 粒径及比表面积分析

4．3．3 微细PC粒子的形貌

4．3．4 操作条件对PC微粒粒径大小的影响

4．4 本章小结

参考文献

第五章：聚碳酸酯/硫酸钡复合粒子的制备

5．1 引言

5．2 实验

5．2．1 实验材料

5．2．2 分析仪器

5．2．3 实验原理

5．2．4 实验装置

5．2．5 实验方法

5．2．6 实验过程与步骤

5．3 结果与讨论

5．3．1 实验方法的选择

5．3．2 复合粒子的包覆表征

5．3．3 复合粒子的形貌表征

5．4 本章小结

参考文献

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

附录 攻读硕士期间发表的论文