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（荊門市磊鑫石膏制品有限公司 湖北 荊門 448000）
摘要：硫酸鈣晶須在耐火隔熱材料中的應用才剛開始起步，由于硫酸鈣晶須具有耐高溫、耐磨耗、電絕緣性好、易進行表面處理等優點，使其用在耐火隔熱材料中能成為現實。
關鍵詞：硫酸鈣晶須；耐火；隔熱
Application of calcium sulfate whisker on insulating refractory
Huang Ming-jie, Zhang Xiao-ying
(Jingmen City Leixin Gypsum Product Co.,Ltd., Jingmen 448000,China)
Abstract: The application of calcium sulfate whisker in insulating refractory are only just beginning to start, because of the advantage of the calcium sulfate whisker, for example, high temperature resistance, abrasion resistance, good electrical insulation, easy for surface treatment, etc, make its use in insulating refractory can become reality.
Key words: calcium sulfate whisker; refractory; insulation
1引言
在航天、能源、化工和冶金等眾多工業領域已被廣泛應用的新型隔熱材料，在近十多年中一個重要發展動向是具有復合功能的隔熱材料的研究和開發。傳統耐火材料具有高溫強度，但隔熱性能欠佳，一般隔熱材料具有優異的隔熱性能，但缺乏高溫強度。因此，兼有隔熱性能和高溫強度復合功能的耐火隔熱材料成為新的研究熱點，其技術關鍵是在材料配方設計和工藝研究中如何協調和兼顧隔熱性能和高溫強度這兩個相互制約的物性，或許是因為涉及技術訣竅，有關這方面的系統研究結果至今報道甚少。
2硫酸鈣晶須
硫酸鈣晶須是以二水硫酸鈣作為原料，采用先進的工藝及配方生產的具有半水、無水、死燒硫酸鈣纖維狀單晶體。它具有均勻的橫截面、完整的外形和高度完善的內部結構，是一種有著許多特殊性能的非金屬材料。硫酸鈣晶須應用于耐火隔熱材料中，不僅能夠增強、增韌，而且還能起到增稠、耐熱、耐磨、耐油等作用。硫酸鈣晶須同其它短纖維比較，有極高的機械強度，且價格在晶須行業中最低，有其他晶須無可比擬的性能價格比，應用范圍非常廣泛，其基本性能指標如表1所列。
表1硫酸鈣晶須基本指標
3耐火隔熱材料
3.1耐火隔熱材料介紹
隔熱耐火材料是指氣孔率高、體積密度低、導熱率低的耐火材料，隔熱耐火材料又稱輕質耐火材料，它包括隔熱耐火制品、耐火纖維和耐火纖維制品。
隔熱耐火材料的特征是氣孔率高，一般為40%～85%，體積密度低，一般低于1.5g/cm3，熱導率低，一般低于1.0W(m·k)。它用作工業窯爐的隔熱材料，可減少爐窯散熱損失，節省能源，并可減輕熱工設備的重量。隔熱耐火材料機械強度、耐磨損性和抗渣侵蝕性較差，不宜用于爐窯的承重結構和直接接觸熔渣、爐料、熔融金屬等部位。
3.2耐火隔熱材料分類
隔熱耐火材料制品的種類很多，其分類方法主要有以下幾種：
(1)按使用溫度分為低溫隔熱耐火材料(使用溫度為600～900℃)、中溫隔熱耐火材料(使用溫度為900～1200℃)和高溫隔熱耐火材料(使用溫度大于1200℃)。
(2)按體積密度分為一般輕質耐火材料(體積密度為0.4～1.0g/cm3)和超低輕質耐火材料(體積密度低于0.4g/cm3)。
(3)按原料分為粘土質、高鋁質、硅質和鎂質等隔熱耐火材料。
(4)按生產方法分為燃盡加入法、泡沫法、化學法和多孔材料法等隔熱耐火材料。
(5)按制品形狀分為定形隔熱耐火制品和不定形隔熱耐火制品。
4硫酸鈣晶須在耐火隔熱材料中的應用
晶須一般是纖維狀態的單晶體，在這種定義下，硫酸鈣晶須應該更嚴格地稱為硫酸鈣微纖，因為它是一種不完善的多晶結構，或稱之為不完美的晶須。但由于它的諸多性能接近晶須，因此，國內外眾多的研究者都將其稱為晶須。這種晶須同碳化硅、鈦酸鉀晶須相比，價格十分低廉，其化學結構和晶體結構決定了它具有耐高溫、抗化學腐蝕等特性。
無機晶須增強材料熔點均很高，耐熱性好，并可阻燃。如果將晶須加人到樹脂之中，高溫時強度損失很少，即使是很弱的基體，因晶須的增強作用，在高溫下也能成倍地提高強度。由于晶須的存在，不易引起樹脂和橡膠中的大分子滑移，使玻璃化溫度升高，耐熱性也就必然提高[1]。
4.1提高制品的耐熱溫度
硫酸鈣晶須具有無機填料的熱均勻性，熔點為1450℃，在900℃時，仍保持其原有的機械性能。將其添加到制品中能顯著地提高制品的耐熱溫度。如臺灣奇美757的ABS料，基體熱變形溫度為84℃，硫酸鈣硫酸鈣增強后的熱變形溫度為90℃；純PP粉對PP母粒，可通過加入硫酸鈣晶須增強，且將熱變形溫度從81.73℃提高到118.64℃。
4.2阻燃填料
國外生產的Valu-Fil 650是一種白色、柔軟的二水硫酸鈣粉末，它作為一種經濟的阻燃性填料被用于高分子聚酯中。這種填料是由高純度的石膏礦石加工而成的特定粒度范圍的粉體，它能在樹脂中最大量填充，用這種填料填充能增加樹脂系統的阻燃性、降低樹脂系統的成本、減少樹脂收縮。由二水硫酸鈣制得硫酸鈣晶須后，各項性能指標均有很大幅度的上升，在阻燃上的效果更加顯著。
4.3防火板
硫酸鈣晶須可以作為玻璃纖維的替代品做防火石膏板骨架，這樣結合相容更好，制得的防火石膏板輕質、防火、隔聲、抗震、占地面積少，裝飾效果好，綜合造價低，可作為非承重的防火隔墻吊頂，還可以用于工程中的外墻保溫、墻面裝飾、舊房改造、吸聲、降噪等場合。硅酸鈣晶須用于硅酸鈣防火板也起到同樣的效果。
4.4防火紙填料
硫酸鈣晶須是很好的造紙原料，長徑比≥100(50以上)，即可代替部分或大部分紙漿，制造特種石膏紙，長徑比≤50的可作紙張的高級填料，這樣可以大大增加紙的產量，降低木材(木漿)消耗，即保護了環境，又減少造紙廠中的廢水排放，減少污染。
石膏晶須集超細無機材料和增強纖維的優勢于一身，作為紙張增強材料具有很好的發展前景。硫酸鈣晶須被廣泛用于難燃紙張，纖維素塑料，建筑材料和其他材料的補強劑。比如：
l 硫酸鈣晶須添加到纖維素紙漿中可制得高強度的防火紙；
l 硫酸鈣晶須可用于作瓦愣紙、包裝紙等的抗滑劑；
l 硫酸鈣晶須可用于具有抗水解性能和耐磨性的樹脂基復合材料。
4.5復合材料增強
硫酸鈣晶須適合作為塑料、橡膠、聚氨酯、金屬及陶瓷的增強組元。在塑料中加入硫酸鈣晶須后，可提高材料的機械強度、耐熱性、阻燃性及尺寸穩定性。
5小結
石膏晶須作為補強增韌材料已被廣泛應用于造紙、樹脂、塑料、橡膠、涂料、油漆、瀝青、磨擦和密封材料等行業，又可直接作為過濾材料、保溫材料、耐火隔熱材料、紅外線反射材料和包覆電線的高絕緣材料[2]。
6展望
硫酸鈣晶須具有耐高溫、抗化學腐蝕、韌性好、強度高、耐磨耗、電絕緣性好、易進行表面處理、和橡膠塑料等聚合物的親和力強等優點[3]，而價格卻僅為碳化硅晶須的200～300分之一，具有較強的市場競爭能力。硫酸鈣晶須由于其性能優良，價格低廉而具有極好的性能價格比，是一種應用領域較廣、市場前景極為廣闊的新型材料，也是目前國際上備受關注、極有發展前途的無機鹽晶須材料。
參考文獻
[1] 孟季茹,趙磊,梁國正,賈巧英.無機晶須在聚合物中的應用[J].化工新型材料,2001,(第12期).
[2] 劉焱,于鋼.石膏晶須用做紙張增強材料[J].紙和造紙,2010,(第1期).
[3] 李子東，李廣宇，于敏．實用膠粘劑原材料手冊．北京：國防工業大學出版社，1999：582
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此文章已成功發表在《耐火與石灰》雜志2014年第3期，未以書面同意不得轉載，違者必究！
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