硫酸钙晶须8大应用领域及研究进展


发布时间:

2023-11-13

硫酸钙晶须是由石膏矿或工业副产品制备而得,是一种性能优良、性价比极高且无毒的绿色环保材料,可应用到橡胶、塑料、造纸、沥青以及建筑等行业中。

硫酸钙晶须8大应用领域及研究进展

硫酸钙晶须是由石膏矿或工业副产品制备而得,是一种性能优良、性价比极高且无毒的绿色环保材料,可应用到橡胶、塑料、造纸、沥青以及建筑等行业中。

 


  硫酸钙晶须一般作为添加剂使用,硫酸钙晶须大规模应用到橡胶、塑料、催化剂以及耐磨材料中。其使用量一般是基材的5%~15%,按这个比例计算,造纸行业需求量一般在25000t/年,橡胶以及塑料行业需求量最少为40000t/年,随着无机非金属材料的发展,其在涂料、水泥、沥青以及医药行业都有所应用,硫酸钙晶须的应用领域前景非常可观。

1、高分子复合材料

  硫酸钙晶须在复合材料中的应用,由于硫酸钙晶须粒径小、强度大且耐高温性好,因此在高分子材料中可以起到骨架的作用。张九枝研究了硫酸钙晶须对E-44环氧树脂力学性能的影响,其研究发现,随着硫酸钙晶须含量的增加,其材料的拉伸和弯曲强度都在增加,当硫酸钙晶须添加量在1.5wt%时,其拉伸和弯曲强度达到了最大值。

  由于目前SiO2气凝胶的制备方法复杂且昂贵,严重限制了大量生产和实际应用。Lixiu Yang和其他晶须材料对比,发现硫酸钙晶须具有出色的机械性能和优良的物理化学性能,因此将硫酸钙晶须作为粘土气凝胶的增强材料。通过冷冻干燥工艺,以蒙脱钠钠为基质,CSW为强增强剂,PVOH为粘合剂,成功地制备了可再生的泡沫状整体式CSW/粘土气凝胶复合材料。实验结果表明通过添加硫酸钙晶须提高了粘土气凝胶的压缩性能和隔热性能。

2、涂料

  硫酸钙晶须具有良好的相容性、平滑性和化学稳定性,将其加入到乳胶漆中可以使漆面更加平滑。张熠等专门研究了硫酸钙晶须在乳胶漆中的应用,其通过探究不同硫酸钙晶须用量对乳胶漆性能的影响。实验结果表明在乳胶漆中加入硫酸钙晶须质量分数在0.5%~2.5%时,其耐洗刷性、对比率以及弹性都明显提高了,同时使乳胶漆成为哑光色,不用再次进行消光处理。硫酸钙晶须的加入会提高漆膜的附着力,其加入量在0.5%时,漆膜的附着力等级由6级提高到了4级,加入量达到2.5%时,漆膜附着力没有再次提升。硫酸钙晶须的加入对乳胶漆的耐水性、耐碱性和耐低温稳定性没有影响,降低了白度,对耐候性有一定的影响。

3、造纸

  硫酸钙晶须通过代替天然植物纤维用于造纸,可以充分降低成本,因为硫酸钙晶须在白度方面有一定的优势,其纤维状结构可以使纸料的强度不会因为添加物料而降低;硫酸钙晶须有很强吸附性,可以吸附纸料中的大多填料,减少物料的使用。王成海研究了硫酸钙晶须添加到纸张中,未改性的硫酸钙晶须因为溶解度较高导致其纸张灰度含量降低,添加改性的硫酸钙晶须后,使纸张的强度和灰分含量明显提高。

4、摩擦材料

  硫酸钙晶须由于其无毒,耐磨性好,可以代替部分有毒的石棉增加摩擦材料的耐磨性、弹性和抗拉伸性。Sudhan Raj Jeganmohan等研究了硫酸钙晶须加入量对汽车制动摩擦材料(BFM)摩擦性能的影响。由于制动过程中会使摩擦垫片表面的有机聚合物基体降解,导致摩擦材料的机械性能和摩擦性能下降,温度对制动效果的影响和制动摩擦材料恢复摩擦稳定性的能力是评价摩擦材料的主要依据。实验发现添加5%硫酸钙晶须的摩擦材料磨损率较小,在硫酸钙晶须添加10%时,其显示出更稳定的摩擦系数。硫酸钙晶须的加入提高了摩擦性能,表现出良好的摩擦恢复能力。

  卢明宇研究了硼酸镁和硫酸钙晶须的复合材料对制动片的影响,研究发现,添加复合材料的制动片在高温300~350℃时,其摩擦系数并没有变低且磨损率也没升高。

5、沥青

Taotao Fan等采用无水硫酸钙晶须和半水硫酸钙晶须来改善沥青粘合剂的性能,实验结果表明硫酸钙晶须的加入都提高了沥青粘结剂的抗碾压性,硫酸钙晶须的加入量越多,沥青的耐高温性越好且热稳定性好。无水硫酸钙晶须改性的沥青热稳定性高于半水硫酸钙晶须。半水硫酸钙晶须改性的沥青粘结剂耐高温性高于无水硫酸钙晶须改性的沥青粘结剂。无水硫酸钙晶须加入量在9%时是一个转折点,当低于此值时,沥青的抗碾压能力和耐高温性都不如基体本身,相反高于9%时,沥青有很好的抗碾压能力和耐高温性能。

6、水泥

WAN Lianjian等将硫酸钙晶须作为水泥的补强材料,研究硫酸钙晶须对水泥的力学性能影响。由于硫酸钙晶须并没有和水泥中的主要成分发生化学反应。硫酸钙晶须本身具有优异的机械性能、相容性以及有适当的界面结合强度,有利于水泥获得更好的增强和增韧效果。由于硫酸钙晶须是超细纤维材料,加入到水泥中主要作用机理是负荷传递、裂纹桥接、裂纹偏转以及拔出效应。结果表明,通过掺入5wt%的CaSO4晶须,砂浆试样的抗弯强度和抗压强度分别提高了28.3%和8.5%。此外,通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)鉴定了CaSO4晶须硬化的水泥基体的化学组成和结构转变。可以得出结论,CaSO4晶须可以有效地阻止微裂纹扩展的形成并限制其聚结,水泥当中无害孔率从9.33%增加到10.62%,有害孔率从2.08%下降到1.90%,因此,晶须可以优化水泥的孔径分布。

7、瓷砖

Zimo Sheng等将磷酸石膏利用水热合成法制备出非煅烧瓷砖,其中硫酸钙晶须作为增强剂来改善瓷砖的机械强度。当硫酸钙晶须的含量在1%时,此时瓷砖具有高弯曲强度,与不含硫酸钙晶须的瓷砖对比,弯曲强度提高了80%左右。同时可以改善产品的机械性能并减少水合时间。高强度的CSW可以与石膏晶体牢固结合并充当“桥梁”,从而在整个瓷砖内形成紧密连接的网络。

8、医疗

  纳米级硫酸钙晶须可以应用在松质骨缺损的修复材料当中,由于硫酸钙晶须有良好的相容性和骨传导性。黄强研究了锶(0.5%)掺在硫酸钙晶须当中,用于补缺骨缺损,锶对于骨细胞可以增加骨头活性,加快缺损区域的修复。

  资料来源:《牛小超,吴锦绣,柳召刚,等.硫酸钙晶须的研究进展[J].应用化工,2022,51(04):1174-1180+1201》,由【粉体技术网】编辑整理,转载请注明出处!