翻译文献利用白云石合成轻质碳酸钙

运用白云石合成轻质碳酸钙/聚甲基丙烯酸甲酯纳米复合材料摘要：对于合成贵重的纳米复合材料PCC/PMMA来说，无论是在工业规模还是在实验室条件下，简朴而又经济的技术都是非常重要的。然而，使用自然条件下的矿物质来合成纳米复合材料对于自然资源的增值以及替代高品质的原材料来说都是一种巨大的成功。我们报告这样一种新的措施：运用自然条件下的白云石来合成PCC/PMMA。合成的产品用XRD、FT-IR、TGA、DSC、AAS来表征。在有助于形成文石的条件下PMMA能增进方解石的形成。这个研究表白白云石可作为一种可选的自然资源来合成可以满足工业规定的PCC纳米复合材料。PCC/PMMA纳米复合材料可以体现出非常好抗酸性以及在有机溶剂中较好的分散性。1.引文：轻质碳酸钙纳米复合材料越来越广泛地使用于造纸、纺织、橡胶、塑料、化妆品、密封剂、牙膏和食品行业。PCC被广泛需求得益于把PCC可以与有机基质结合起来合成新颖的纳米合成材料。这些材料结合了PCC与有机基质的性质。这些PCC纳米合成材料已经成为工业上一种很有吸引力的选择，由于她们可以通过改性以满足特殊的工业需求。聚甲基丙烯酸甲酯是又一种被迅速应用于合成纳米复合材料的有机基质，它能为复合材料提供特殊的性质，如：抗酸性、生物兼容性以及在有机溶剂中良好的分散性。另一方面，碳酸钙能加强PMMA的耐磨性以及热稳定性。因此，对于工业应用和实验研究来说，PCC/PMMA纳米复合材料是一种非常有用的材料。PCC/PMMA的合成一般分两步进行：1）制备PCC以及使用表面改性剂对其进行表面改性；2）在反映混合液中，甲基丙烯酸甲酯在改性过的PCC表面进行原位聚合。表面改性剂使PCC与可以兼容。然而，无论是在工业条件下还是在实验室条件下，在合成PCC/PMMA的过程中需要加入表面改性剂，这会导致额外的时间和经济成本。因此，找到一种有效而简朴的措施来合成这种复合材料是十分重要的。一般说来，需要通过CaCO3含量高的高品质矿石来合成PCC。然而，一般的碳酸岩重要成分为白云石。尽管在世界范畴内白云石含量丰富。但是还没有有关使用白云石合成PCC的报告，白云石重要含CaMg（CO3）2，如果钙镁成分能进行有效分离，白云石将成为合成PCC的一种重要资源矿。白云石中钙镁分离的困难之一在于白云石中的钙、镁化合物均为低溶解性物质。然而，运用蔗糖溶液来分离白云石中的钙镁已经被证明是一种非常成功的措施。轻烧白云石溶于蔗糖溶液中，氧化钙转变为蔗糖钙，氧化镁以沉淀的形式存在。经提纯的氧化镁可应用于杀菌剂、吸附剂以及具有特殊性能的催化剂，这将会提高白云石的运用价值，而蔗糖钙溶液将被用于合成PCC。因此，我们致力于设计一种简朴而有效的措施，运用白云石来合成PCC/PMMA纳米复合材料，这种材料通过原位聚合伙用来合成，不需额外添加表面改性剂，MMA的聚合与CaCO3的成核就可以实现。我们强烈建议运用白云石来合成PCC纳米复合材料，这样白云石的运用价值将得以提高。2.实验部分2.1 实验原料刚蒸馏出来的甲基丙烯酸甲酯一般是合成聚甲基丙烯酸甲酯的有机基质。加入蔗糖，用于提高白云石的可溶解性。过硫酸钠为MMA聚合反映的批示剂。碳酸钠提供碳酸根的来源。以上所使用的材料均为分析纯并购自Aldrich。白云石采自Digana，Sri Lanka采石场。2.2 可溶性钙离子溶液的制备一方面，用XRD、TGA、AAS对白云石进行表征，然后进行粉碎、研磨，用300目的筛网过滤。粉末状的白云石样品在1000条件下煅烧4h。把10g的轻烧白云石溶于100ml1M的蔗糖溶液中，搅拌下反映1h，抽滤可得可溶性钙离子溶液。2.3 PCC/PMMA纳米复合材料的合成把上述制备的可溶性钙离子溶液加入500ml的三口烧瓶中，加入如1.00g过硫酸钠。控制混合液温度为80，分别同步逐滴加入10ml刚刚蒸馏出来的MMA、80ml碳酸钠溶液。磁力搅拌2h。最后产品用热水清洗3遍，洗净杂质。2.4 PCC/PMMA纳米复合材料的表征合成的碳酸钙的晶相使用西门子D5000X-ray粉末衍射分析仪进行表征。晶相平均颗粒尺寸可通XRD主峰的全幅宽度，运用谢乐公式进行估算。使用开普勒的措施，傅里叶变换色谱记录在Shimadzu IRPrestige 21仪器上。使用STA S-1500仪器，在一定气流下，在10/min下进行TGA和DSC分析。3.成果讨论3.1 白云石的表征图1为采自Digana，Sri Lanka采石场的粉末白云石碳酸岩样品的XRD图。图1图2主峰（30.9）表白了白云石作为矿物的重要成分而存在，次峰（29.4）表白有少量的方解石的存在；白云石在大气条件下的TGA图阐明了一种单级过程，在680-780的温度范畴内的质量损失为43%，这是由于CaMg（CO3）2转变为氧化钙和氧化镁。这个单级分解反映发生在低压条件下。ASS分析成果表白碳酸钙、碳酸镁以及白云石中杂质含量分别为49.9%，35.8%和14.3%。3.2 PCC/PMMA纳米复合材料的表征所合成的PCC/PMMA纳米复合材料为白色超细粉末，图3为PCC/PMMA纳米复合材料的XRD分析成果，证明了该方解石多晶型物中碳酸钙的存在而没有其她杂质峰。除了方解石峰意外，还发现了碳酸铁和氧化镁的峰，分别位于31.45、60.70,。根据迪拜-谢乐公式，方解石的平均颗粒尺寸为20.8nm。图3中PMMA的XRD分析图表白PMMA是非晶体，因此PMMA基质在XRD分析图谱中没有浮现。图3图4如图4所示，在FT-IR色谱图中，位于874,712以及2515cm-1处锋利而狭窄的吸取带表白了方解石的存在。记录PCC和PMMA的FT-IR色谱图，把它们和复合材料的色谱图进行对比。很明显，PMMA和复合材料的吸取带在610、748、1085、1147cm-1处均有体现出来，而没有浮现PCC的吸取带。如此，表白PMMA存在于缝合材料中。复合材料中PMMA的某些吸取带被碳酸钙的吸取带覆盖，这也许是由于在成核过程中吸取了PMMA的-COOCH3的基团来形成方解石晶体。类似的成分在其她丙烯酸聚合物也能发现，如聚丙烯酰胺。由于PMMA和碳酸钙的反映，钙复合材料的吸取带大概是1450 cm-1。这就意味着PMMA已经和PCC结合在一起。复合材料在500条件下煅烧4h。以上实验成果证明复合材料在500条件下煅烧4h可以完全除去聚合物。