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硫酸钙晶须

硫酸钙晶须(CSW)定义

        硫酸钙晶须,又叫石膏晶须(或石膏纤维),英文名称为Calcium Sulfate Whisker,简写为CSW,化学式为CaSO4,国际商品名称为ONODA-GPF。主要以石膏、石灰石、方解石、大理石等为主要原材料,通过人为控制,以单晶的形式生长,是一种细小纤维状的亚纳米材料。外观白色松散均匀,具有颗粒状填料的细度、完整的外形、特定的横截面、稳定的尺寸、完整的内部结构等特征。具有高强度、高模量、高韧性、高绝缘缘性、耐磨耗、耐酸碱、耐高温、抗腐蚀、红外线反射性良好、易于表面处理后与高分子聚合物的亲合力强、无毒等诸多的理化性能。硫酸钙晶须集聚了增强纤维和超细无机填料二者的优势为一体,是一种新型的具有很高综合性能的无机新材料。


硫酸钙晶须(CSW)分类及特性

      (1)硫酸钙晶须(CSW)有无水CSW、半水CSW、二水CSW三种。其中无水CSW和半水CSW具有最大的强度和较高的使用价值。从晶须的长径比来看,半水CSW比无水CSW大;从晶须形貌和稳定性(纤维状单晶须结构的稳定性)来看,无水CSW比半水CSW好。

      (2)CSW在下游制品中应用时,又衍生出了改性CSW(改性半水CSW或改性无水CSW)。由于CSW是一种无机化合物,亲水性强;而下游制品中的基体(基质)大部分都是高分子聚合物,亲油性强;则CSW与聚合物的亲和力就弱,对CSW在复合材料中的补强增韧效果,则需要对CSW进行表面改性处理,使CSW具有亲油性,增强CSW与聚合物的结合强度,从而CSW在此复合材料中获得优良的补强增韧效果。改性CSW的显著特点:一是晶须的稳定性(长径比)大幅提高(因为排除了水合作用和团聚作用的影响);二是CSW与聚合物的亲和力增强。


硫酸钙晶须应用前景

        硫酸钙晶须(石膏纤维)是一种长径比很高的人造石膏晶体,它对人体无害,性能优良、用途非常广泛,具有十分广阔的市场前景。

       1、硫酸钙晶须是塑料、橡胶等化工产品生产的重要原料

  硫酸钙晶须可以作为多种制品的填充剂和增强、增韧材料。它以纤维状材料替代传统粉状的钛白粉、立德粉、白炭黑等材料,可以用在制鞋、轮胎等橡胶制品中,补强效果十分显著。在塑料造粒时加入硫酸钙晶须,可以增强塑料粒子的强度和韧性,提高材料的耐高温性能及尺寸稳定性,不但能够节约制品的成本,还可以显著提高产品质量。

        目前,中国的塑料工业居世界第二位,年产量高达6000多万吨,并且继续以每年20%以上的速度发展。按照塑料制品30—40%的添加比例计算,石膏纤维的年需要量将达到1000万吨以上,市场前景十分可观。

        2、“以矿代木”的造纸材料

        硫酸钙晶须是人们梦寐以求的造纸新材料,它不但可以取代填料,也可以部分或全部代替纸浆,用于生产各类纸张。它适宜于生产各类新闻纸和板纸、瓦楞纸等工业用纸,也适宜于生产各种军用或民用不燃纸张,也可以广泛地用于生产食用饭盒、纸杯、容器等纤维模制品。

        实验证明,使用现有的造纸生产设备,添加30—70%的石膏矿物纤维,用以生产不用的纸张,各项性能指标能够满足相关纸张标准的技术要求。

        据日本《瓦楞纸板事报》报道,2008年,中国纸与纸板产量达8391万吨,美国纸与纸板产量7960万吨。中国纸与纸板产量首超美国,超出量为431万吨。2009年,中国纸和纸板的年产量再超美国,达到9338.74万吨;2010年,中国纸和纸板的年产销量将超过1亿吨,是世界第一产纸大国。木浆、废纸和非木材纤维的缺口达3200万吨/年,若有50%的企业按30%的比例使用硫酸钙晶须造纸,则年需要流散改硫酸钙晶须1500万吨。到2030年,中国如果按照目前发达国家30Kg/人(年人均使用量计算),中国13亿人口的产销量将达到4亿吨/年,按同样的比例计算,则年需硫酸钙晶须6000万吨以上。显然其市场潜力极大。

        3、用量最大的是建筑材料

        硫酸钙晶须是所有人造矿物纤维材料中最容易实现的一种,它投资少、规模大、成本费用低廉,性能优越,可以广泛地用作建筑材料。将来,建筑材料一定是硫酸钙晶须最大的应用领域。市场容量会有数亿吨之多。

       4、其它领域  

        硫酸钙晶须优越的材性,可以使它渗透到国民经济和人们生活的方方面面,为人民带来许多的方便。石膏纤维的应用除了上述三大领域以外,它还可以广泛地应用于以下各个方面:

A、FRP复合耐腐蚀代钢材料;  B、无石棉摩擦材料;       C、环境工程中的净化剂;        

D、改性沥青及SMA结构路面; E、提高铸造型砂的强度    F、提高涂料、油漆的附着力。