石膏晶須又稱硫酸鈣晶須，是硫酸鈣的纖維狀單晶體，有二水、半水和無水之分，外觀為白色蓬松狀固體，擁有顆粒狀填料的細(xì)度和短纖維狀填料的長徑比。
1、石膏晶須的生產(chǎn)
石膏晶須的制備方法主要有礦物轉(zhuǎn)化法和化學(xué)合成法兩種，原料可以是天然石膏、磷石膏、脫硫石膏、電石渣、鹵渣、廢酸和鹵水、檸檬酸渣等。
?。?）礦物轉(zhuǎn)化法
礦物轉(zhuǎn)化法基本生產(chǎn)過程：首先精選礦石原料，然后按照液相或固相的工藝要求，置于熱力容器中，在特定的壓力和溫度條件下，二水石膏重結(jié)晶為細(xì)小纖維狀的半水石膏（半水石膏晶須）。反應(yīng)完成后，經(jīng)過晶型穩(wěn)定化處理和改性處理，再將半水石膏晶須脫水干燥，生產(chǎn)出不同要求的石膏晶須產(chǎn)品。
該方法采用天然石膏為原料，投資少，工藝簡單，清潔環(huán)保，沒有二次污染，適用于各種礦物原料直接生產(chǎn)石膏晶須制品。目前，中國生產(chǎn)石膏晶須的成套設(shè)備已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，主要設(shè)備均可在國內(nèi)訂購。
?。?）化學(xué)合成法
化學(xué)合成法采用高純度的化工商品為原料，通過一系列有控制的化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為石膏晶須，生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，設(shè)備投資較大，但產(chǎn)品質(zhì)量純度較好，適合沒有礦物原料的地區(qū)生產(chǎn)高純度的產(chǎn)品。
四川某公司采用氯化鈣和硫酸生產(chǎn)石膏晶須工藝流程
2、石膏晶須的表面改性
由于石膏晶須比表面積大、表面極性很強(qiáng)、與基體的界面性質(zhì)不同，若直接添加到基體，會產(chǎn)生團(tuán)聚分散不均勻、與基體的粘合強(qiáng)度低、相容性差等問題，最終影響復(fù)合材料的性能。因此在應(yīng)用前往往需要對石膏晶須進(jìn)行表面改性。
?。?）偶聯(lián)劑改性石膏晶須
使用硅烷偶聯(lián)劑KH-560對石膏晶須進(jìn)行表面有機(jī)化處理以提高其相容性。研究表明，偶聯(lián)劑水解后與石膏晶須表面的羥基形成氫鍵，繼而發(fā)生加熱脫水反應(yīng)形成部分共價(jià)鍵，使得無機(jī)物表面被硅烷覆蓋。
由于石膏晶須含有化學(xué)和物理結(jié)合水，因此常用于石膏晶須表面改性的是耐水性較好的單烷氧基焦磷酸酯型和配位型鈦酸酯偶聯(lián)劑。
?。?）表面活性劑改性石膏晶須
表面活性劑具有親油又親水的兩親性質(zhì)，因此將其用于石膏晶須表面改性時(shí)，不但易于在晶須表面鋪展開，還能改變晶須的表面狀態(tài)，改變其固液界面的接觸角，從而減小晶須和基體的界面性質(zhì)差異。
常用于石膏晶須改性的離子型表面活性劑主要以硬脂酸、硬脂酸鹽類為主。用于石膏晶須改性的非離子型表面活性劑只有硼酸酯表面活性劑SBW-181有效果，在石膏晶須表面改性中既存在化學(xué)吸附又存在物理吸附，但以化學(xué)吸附為主。
?。?）復(fù)合改性劑改性石膏晶須
復(fù)合改性劑可以根據(jù)需求的不同，對石膏晶須進(jìn)行有效的表面改性。例如，有機(jī)-有機(jī)復(fù)合改性可在石膏晶須表面形成有效的包覆涂層，涂層可分別與晶須、基體產(chǎn)生作用力從而提高石膏晶須的相容性；無機(jī)-無機(jī)復(fù)合改性主要是抑制石膏晶須溶解；無機(jī)-有機(jī)復(fù)合改性可以增加石膏晶須表面的羥基數(shù)量，增加有機(jī)改性劑在石膏晶須表面的鍵和程度，從而提高改性效果。
3、石膏晶須的應(yīng)用領(lǐng)域及前景
?。?）石膏晶須作為增強(qiáng)填料
石膏晶須可作為塑料、橡膠、聚氨酯、金屬等的增強(qiáng)調(diào)料，如在塑料中加入石膏晶須，可提高其機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性及尺寸穩(wěn)定性。
?。?）石膏晶須作為摩擦材料
石膏晶須可代替石棉作為新興摩擦材料，可提高摩擦材料的耐磨性、摩擦穩(wěn)定性和使用壽命。
?。?）石膏晶須作為瀝青改性材料
石膏晶須作為瀝青填料及增強(qiáng)劑，與瀝青的相容性好，界面結(jié)合力高，可提高瀝青的軟化溫度、針入度，降低其延展度。
（4）石膏晶須作為過濾材料
石膏晶須比表面積大、松散密度小、蓬松度高、無毒無污染，可用于廢氣廢水的過濾凈化材料，甚至可以飲料、藥品等充當(dāng)過濾材料。
?。?）石膏晶須做涂料和油漆填料
石膏晶須作為涂料和油漆填料，可有效提高涂料和油漆的附著力、耐高溫性、絕緣性和抗干裂性等，還可在一定程度上提高其白度。
（6）石膏晶須作造紙?zhí)畛鋭?br />
石膏晶須代替部分木漿造紙，不僅可改善紙張白度、強(qiáng)度，還可減少天然植物纖維的消耗和制漿過程中廢水的排放。
?。?）石膏晶須作結(jié)構(gòu)膠填料
石膏晶須用于環(huán)氧建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑，可提高其機(jī)械性能，改善操作工藝，延長儲存期，方便施工操作。
在國外，石膏晶須的研制應(yīng)用等已涉及到電子、儀表、機(jī)械等領(lǐng)域，未來石膏晶須將代替現(xiàn)有晶須產(chǎn)品，應(yīng)用于造紙、工程塑料、橡膠等行業(yè)，按照添加量占基材的5-30%計(jì)，其年需求在10-30萬噸左右；若持續(xù)發(fā)展涂料、建材、汽車、電子等行業(yè)，預(yù)計(jì)年需求量將超過60萬噸，產(chǎn)值可突破十億元；石膏晶須的引入，可使各產(chǎn)業(yè)降低了生產(chǎn)成本，有效提高其利潤空間。
參考資料：
[1]耿世偉,曹鈺,羅康碧,等.硫酸鈣晶須的表面改性研究現(xiàn)狀[J].化工新型材料,2019,47(10):224-227.
[2]林艷,彭同江,孫紅娟,等.石膏晶須的制備方法與應(yīng)用[J].人工晶體學(xué)報(bào),2017,46(04):705-711+721.
更多精彩！歡迎掃描下方二維碼關(guān)注中國粉體技術(shù)網(wǎng)官方微信（粉體技術(shù)網(wǎng)）
|
