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硅灰石应用研究

http://www.mingda888.com 发布时间:2022-1-25 来源:江西科特


硅灰石是天然产出的偏硅酸盐纤维矿物,具有许多优异的工业应用特性。硅灰石是优质的陶瓷原料、冶金助剂;高长径比硅灰品,可用作塑料、橡胶和油漆涂料的填料,起补强和增量的双重作用。硅灰石(CaSiO3或Ca3[Si3O9])为链状偏硅酸盐矿物,有高温、低温两种变体,通常所说的硅灰石是指β-CaSiO3。硅灰石晶体沿{001}面发育,集合体呈纤维状、针状,亮白色或带浅灰、浅绿、浅红的白色,玻璃或珍珠光泽,纤维状者具丝绢光泽;低吸油率,高电阻,低介电常数,无磁性,低热膨胀系数,优良的耐热、耐腐蚀、耐侯性及机械性能;低温时呈化学惰性,高温时易与高岭石、叶蜡石、滑石等发生固相反应。

 

硅灰石的工业应用

硅灰石产品可分为高长径比硅灰石和磨细硅灰石两大类,前者广泛用于塑料、橡胶、石棉代用品、油漆、涂料等领域,是硅灰石最有前途的应用领域,后者主要用于陶瓷和冶金工业。

 

作陶瓷原料

硅灰石可用于制备各种电瓷、建筑用瓷和日用瓷,占总消费量的40%~45%。硅灰石可以致密陶瓷结构,提高机械强度,降低膨胀系数,提高成型质量,降低烧成温度,缩短烧成周期,达到节能增效的目的。在制釉工业中,硅灰石可提高釉的白度,改善流动性,减少制品的刺点。硅灰石可提高坯体的抗热冲击性,且固相反应生成的钙长石熔点(1550℃)低,实现低温快速烧结。显微硅灰石链增强了玻璃相微粒之间的联结,使制品能承受切锯、钻孔等机械加工,而且还提供了低损耗绝缘结晶相,可用作电工、电子陶瓷。

 

替代玻纤作塑料的增强材料

填料用硅灰石是具有潜力大、附加值最高、增长快的特性。目前,该领域用硅灰石占总消费量的25%左右。硅灰石可取代或部分取代玻纤作聚合物复合材料的增强体,提高材料性能,降低成本,起增量和增强的双重作用;其应用研究重点是硅灰石增强复合材料在电子元件、封装材料、高性能橡塑制品、汽车壳体、模具以及光盘材料等领域中的应用。硅烷改性硅灰石增强尼龙的填充量达50%,冲击强度提高了20多倍,并具有极低的吸湿率;高长径比硅灰石和碳纤维填充聚四氟乙烯树脂可制成自动密封圈体,用在减压阀、蝶阀及压缩机反复轴中。

 

用作石棉代用品

硅灰石具有针状特性及低热膨胀性、优良的抗热冲击性,是短纤维石棉的理想代用品;其用量占硅灰石总消费量的20%~25%。高摩擦系数硅灰石替代石棉制备的摩擦材料主要应用在刹车片、阀塞、汽车离合器等领域。针状硅灰石粉部分取代石棉的制动补片综合性能良好。此外,高强无收缩水泥、硅灰石防火材料、热硬性粘结复合材料、耐火金属或矿物表面涂层用无机复合材料等均有应用。

 

作油漆涂料填料

硅灰石作油漆涂料的填料,可改善制品的物化性能、持久性和耐侯性。目前,硅灰石在该领域的消耗量尚小,仅占总消耗量的5%。硅灰石粉替代钛白粉生产油漆涂料不仅可以改善制品色泽,提高油漆的光整度,增强涂料的抗张能力和减少裂纹,而且还可以减少吸油量,增强抗腐能力。硅灰石色泽光亮,反射率高,适用于生产高质量的白漆和清亮透明的有色漆。针状硅灰石是很好的平光剂,颜色覆盖率高且分布均匀;具有抗紫外线的特性,在内墙、外墙、特种涂料(尤其是防火涂料)以及乳胶漆中有广泛应用。硅灰石粉粒度越细,白度、pH值愈高,油漆色泽和涂敷性愈好,油漆显碱性可用作钢件等金属设备的防腐涂层。

 

作冶金助剂

硅灰石具有低温助熔特性,广泛用于冶金工业,尤其在连铸方面,硅灰石的优越性能更加明显。世界上每年有12%~15%的硅灰石消耗在该领域。硅灰石用作冶金?;ぴ?,具有配料种类少、热稳定好、化学成分稳定、铸件表面光洁、Al2O3和碳含量低等优点。模铸对?;ぴ幕疽笫堑兔芏?、低熔点、CaO/SiO2比小于1、适当的熔化速度和较好的铺展性。

 

用于制备生物活性材料

人工骨通常是在钛合金表面涂敷一层具有生物活性的陶瓷材料制成的。这种人工骨强度高、韧性好,但与真骨组织的成分相差较大,很难达到真正意义上的愈合,而且容易被腐蚀。许多研究表明,以硅灰石为主要原料制备的生物陶瓷,活性高、强度高、稳定好、与人骨组织的相容性好,可以在假骨移植领域得到应用。以Bis-GMA(Bisphenel-α-glycidylmethacrylate)树脂为基体材料,分别选出磷灰石-硅灰石(AW)、羟基磷灰石(HA)和β-磷酸三钙(β-TCP)3种无机填料来比较制成的粘固粉与真骨组织相容性及结合状态。AW陶瓷移植胫骨移植后两周,树脂表面层全部被新生成的类骨组织填满,AW玻璃陶瓷颗粒被骨组织包围并通过磷灰石与骨组织紧密结合在一起,而没有出现中间软组织;其他两种粘固粉均有较好生物相容性,但需要的时间比较长。

 

其他

硅灰石中偏硅酸钙纯度91%以上,杂质少,不溶于盐酸,是制备白炭黑的理想原料。硅灰石配加少量辅助原料可制成水稻生长发育不可缺少的硅肥。硅灰石电焊条药皮能有效地抑制焊接时放电,提高熔体流动性,使焊缝整洁美观,增强焊缝机械强度。

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