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硫酸鈣晶須8大應用領域及研究進展

硫酸鈣晶須是由石膏礦或工業(yè)副產品制備而得，是一種性能優(yōu)良、性價比極高且無毒的綠色環(huán)保材料，可應用到橡膠、塑料、涂料、造紙、瀝青、醫(yī)療以及建筑等行業(yè)中。

 
 
1、高分子復合材料
 
硫酸鈣晶須在復合材料中的應用，由于硫酸鈣晶須粒徑小、強度大且耐高溫性好，因此在高分子材料中可以起到骨架的作用。張九枝研究了硫酸鈣晶須對E-44環(huán)氧樹脂力學性能的影響，其研究發(fā)現(xiàn)，隨著硫酸鈣晶須含量的增加，其材料的拉伸和彎曲強度都在增加，當硫酸鈣晶須添加量在1.5wt%時，其拉伸和彎曲強度達到了最大值。
 
由于目前SiO2氣凝膠的制備方法復雜且昂貴，嚴重限制了大量生產和實際應用。Lixiu Yang和其他晶須材料對比，發(fā)現(xiàn)硫酸鈣晶須具有出色的機械性能和優(yōu)良的物理化學性能，因此將硫酸鈣晶須作為粘土氣凝膠的增強材料。通過冷凍干燥工藝，以蒙脫鈉鈉為基質，CSW為強增強劑，PVOH為粘合劑，成功地制備了可再生的泡沫狀整體式CSW/粘土氣凝膠復合材料。實驗結果表明通過添加硫酸鈣晶須提高了粘土氣凝膠的壓縮性能和隔熱性能。
 
2、涂料
 
硫酸鈣晶須具有良好的相容性、平滑性和化學穩(wěn)定性，將其加入到乳膠漆中可以使漆面更加平滑。張熠等專門研究了硫酸鈣晶須在乳膠漆中的應用，其通過探究不同硫酸鈣晶須用量對乳膠漆性能的影響。實驗結果表明在乳膠漆中加入硫酸鈣晶須質量分數在0.5%～2.5%時，其耐洗刷性、對比率以及彈性都明顯提高了，同時使乳膠漆成為啞光色，不用再次進行消光處理。硫酸鈣晶須的加入會提高漆膜的附著力，其加入量在0.5%時，漆膜的附著力等級由6級提高到了4級，加入量達到2.5%時，漆膜附著力沒有再次提升。硫酸鈣晶須的加入對乳膠漆的耐水性、耐堿性和耐低溫穩(wěn)定性沒有影響，降低了白度，對耐候性有一定的影響。
 
3、造紙
 
硫酸鈣晶須通過代替天然植物纖維用于造紙，可以充分降低成本，因為硫酸鈣晶須在白度方面有一定的優(yōu)勢，其纖維狀結構可以使紙料的強度不會因為添加物料而降低；硫酸鈣晶須有很強吸附性，可以吸附紙料中的大多填料，減少物料的使用。王成海研究了硫酸鈣晶須添加到紙張中，未改性的硫酸鈣晶須因為溶解度較高導致其紙張灰度含量降低，添加改性的硫酸鈣晶須后，使紙張的強度和灰分含量明顯提高。
 
4、摩擦材料
 
硫酸鈣晶須由于其無毒，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、彈性和抗拉伸性。Sudhan Raj Jeganmohan等研究了硫酸鈣晶須加入量對汽車制動摩擦材料（BFM）摩擦性能的影響。由于制動過程中會使摩擦墊片表面的有機聚合物基體降解，導致摩擦材料的機械性能和摩擦性能下降，溫度對制動效果的影響和制動摩擦材料恢復摩擦穩(wěn)定性的能力是評價摩擦材料的主要依據。實驗發(fā)現(xiàn)添加5%硫酸鈣晶須的摩擦材料磨損率較小，在硫酸鈣晶須添加10%時，其顯示出更穩(wěn)定的摩擦系數。硫酸鈣晶須的加入提高了摩擦性能，表現(xiàn)出良好的摩擦恢復能力。
 
盧明宇研究了硼酸鎂和硫酸鈣晶須的復合材料對制動片的影響，研究發(fā)現(xiàn)，添加復合材料的制動片在高溫300～350℃時，其摩擦系數并沒有變低且磨損率也沒升高。
 
5、瀝青
 
Taotao Fan等采用無水硫酸鈣晶須和半水硫酸鈣晶須來改善瀝青粘合劑的性能，實驗結果表明硫酸鈣晶須的加入都提高了瀝青粘結劑的抗碾壓性，硫酸鈣晶須的加入量越多，瀝青的耐高溫性越好且熱穩(wěn)定性好。無水硫酸鈣晶須改性的瀝青熱穩(wěn)定性高于半水硫酸鈣晶須。半水硫酸鈣晶須改性的瀝青粘結劑耐高溫性高于無水硫酸鈣晶須改性的瀝青粘結劑。無水硫酸鈣晶須加入量在9%時是一個轉折點，當低于此值時，瀝青的抗碾壓能力和耐高溫性都不如基體本身，相反高于9%時，瀝青有很好的抗碾壓能力和耐高溫性能。
 
6、水泥
 
WAN Lianjian等將硫酸鈣晶須作為水泥的補強材料，研究硫酸鈣晶須對水泥的力學性能影響。由于硫酸鈣晶須并沒有和水泥中的主要成分發(fā)生化學反應。硫酸鈣晶須本身具有優(yōu)異的機械性能、相容性以及有適當的界面結合強度，有利于水泥獲得更好的增強和增韌效果。由于硫酸鈣晶須是超細纖維材料，加入到水泥中主要作用機理是負荷傳遞、裂紋橋接、裂紋偏轉以及拔出效應。結果表明，通過摻入5wt％的硫酸鈣晶須，砂漿試樣的抗彎強度和抗壓強度分別提高了28.3％和8.5％。此外，通過X射線衍射（XRD）和掃描電子顯微鏡（SEM）鑒定了硫酸鈣晶須硬化的水泥基體的化學組成和結構轉變?？梢缘贸鼋Y論，硫酸鈣晶須可以有效地阻止微裂紋擴展的形成并限制其聚結，水泥當中無害孔率從9.33％增加到10.62％，有害孔率從2.08％下降到1.90％，因此，晶須可以優(yōu)化水泥的孔徑分布。
 
7、瓷磚
 
Zimo Sheng等將磷酸石膏利用水熱合成法制備出非煅燒瓷磚，其中硫酸鈣晶須作為增強劑來改善瓷磚的機械強度。當硫酸鈣晶須的含量在1%時，此時瓷磚具有高彎曲強度，與不含硫酸鈣晶須的瓷磚對比，彎曲強度提高了80%左右。同時可以改善產品的機械性能并減少水合時間。高強度的CSW可以與石膏晶體牢固結合并充當“橋梁”，從而在整個瓷磚內形成緊密連接的網絡。
 
8、醫(yī)療
 
納米級硫酸鈣晶須可以應用在松質骨缺損的修復材料當中，由于硫酸鈣晶須有良好的相容性和骨傳導性。黃強研究了鍶（0.5%）摻在硫酸鈣晶須當中，用于補缺骨缺損，鍶對于骨細胞可以增加骨頭活性，加快缺損區(qū)域的修復。
 
資料來源：《牛小超,吳錦繡,柳召剛,等.硫酸鈣晶須的研究進展[J].應用化工,2022,51(04):1174-1180+1201》，由【粉體技術網】編輯整理，轉載請注明出處！

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