硫酸钙晶须在耐火隔热材料中的应用

（荆门市磊鑫石膏制品有限公司 湖北 荆门 448000）

摘要：硫酸钙晶须在耐火隔热材料中的应用才刚开始起步，由于硫酸钙晶须具有耐高温、耐磨耗、电绝缘性好、易进行表面处理等优点，使其用在耐火隔热材料中能成为现实。

关键词：硫酸钙晶须；耐火；隔热

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、化工和冶金等众多工业领域已被广泛应用的新型隔热材料，在近十多年中一个重要发展动向是具有复合功能的隔热材料的研究和开发。传统耐火材料具有高温强度，但隔热性能欠佳，一般隔热材料具有优异的隔热性能，但缺乏高温强度。因此，兼有隔热性能和高温强度复合功能的耐火隔热材料成为新的研究热点，其技术关键是在材料配方设计和工艺研究中如何协调和兼顾隔热性能和高温强度这两个相互制约的物性，或许是因为涉及技术诀窍，有关这方面的系统研究结果至今报道甚少。

2硫酸钙晶须

硫酸钙晶须是以二水硫酸钙作为原料，采用先进的工艺及配方生产的具有半水、无水、死烧硫酸钙纤维状单晶体。它具有均匀的横截面、完整的外形和高度完善的内部结构，是一种有着许多特殊性能的非金属材料。硫酸钙晶须应用于耐火隔热材料中，不仅能够增强、增韧，而且还能起到增稠、耐热、耐磨、耐油等作用。硫酸钙晶须同其它短纤维比较，有极高的机械强度，且价格在晶须行业中最低，有其他晶须无可比拟的性能价格比，应用范围非常广泛，其基本性能指标如表1所列。

表1硫酸钙晶须基本指标

3耐火隔热材料

3.1耐火隔热材料介绍

隔热耐火材料是指气孔率高、体积密度低、导热率低的耐火材料，隔热耐火材料又称轻质耐火材料，它包括隔热耐火制品、耐火纤维和耐火纤维制品。

隔热耐火材料的特征是气孔率高，一般为40%～85%，体积密度低，一般低于1.5g/cm³，热导率低，一般低于1.0W(m·k)。它用作工业窑炉的隔热材料，可减少炉窑散热损失，节省能源，并可减轻热工设备的重量。隔热耐火材料机械强度、耐磨损性和抗渣侵蚀性较差，不宜用于炉窑的承重结构和直接接触熔渣、炉料、熔融金属等部位。

3.2耐火隔热材料分类

隔热耐火材料制品的种类很多，其分类方法主要有以下几种：

(1)按使用温度分为低温隔热耐火材料(使用温度为600～900℃)、中温隔热耐火材料(使用温度为900～1200℃)和高温隔热耐火材料(使用温度大于1200℃)。

(2)按体积密度分为一般轻质耐火材料(体积密度为0.4～1.0g/cm3)和超低轻质耐火材料(体积密度低于0.4g/cm3)。

(3)按原料分为粘土质、高铝质、硅质和镁质等隔热耐火材料。

(4)按生产方法分为燃尽加入法、泡沫法、化学法和多孔材料法等隔热耐火材料。

(5)按制品形状分为定形隔热耐火制品和不定形隔热耐火制品。

4硫酸钙晶须在耐火隔热材料中的应用

晶须一般是纤维状态的单晶体，在这种定义下，硫酸钙晶须应该更严格地称为硫酸钙微纤，因为它是一种不完善的多晶结构，或称之为不完美的晶须。但由于它的诸多性能接近晶须，因此，国内外众多的研究者都将其称为晶须。这种晶须同碳化硅、钛酸钾晶须相比，价格十分低廉，其化学结构和晶体结构决定了它具有耐高温、抗化学腐蚀等特性。

无机晶须增强材料熔点均很高，耐热性好，并可阻燃。如果将晶须加人到树脂之中，高温时强度损失很少，即使是很弱的基体，因晶须的增强作用，在高温下也能成倍地提高强度。由于晶须的存在，不易引起树脂和橡胶中的大分子滑移，使玻璃化温度升高，耐热性也就必然提高^[1]。

4.1提高制品的耐热温度

硫酸钙晶须具有无机填料的热均匀性，熔点为1450℃，在900℃时，仍保持其原有的机械性能。将其添加到制品中能显著地提高制品的耐热温度。如台湾奇美757的ABS料，基体热变形温度为84℃，硫酸钙硫酸钙增强后的热变形温度为90℃；纯PP粉对PP母粒，可通过加入硫酸钙晶须增强，且将热变形温度从81.73℃提高到118.64℃。

4.2阻燃填料

国外生产的Valu-Fil 650是一种白色、柔软的二水硫酸钙粉末，它作为一种经济的阻燃性填料被用于高分子聚酯中。这种填料是由高纯度的石膏矿石加工而成的特定粒度范围的粉体，它能在树脂中最大量填充，用这种填料填充能增加树脂系统的阻燃性、降低树脂系统的成本、减少树脂收缩。由二水硫酸钙制得硫酸钙晶须后，各项性能指标均有很大幅度的上升，在阻燃上的效果更加显著。

4.3防火板

硫酸钙晶须可以作为玻璃纤维的替代品做防火石膏板骨架，这样结合相容更好，制得的防火石膏板轻质、防火、隔声、抗震、占地面积少，装饰效果好，综合造价低，可作为非承重的防火隔墙吊顶，还可以用于工程中的外墙保温、墙面装饰、旧房改造、吸声、降噪等场合。硅酸钙晶须用于硅酸钙防火板也起到同样的效果。

4.4防火纸填料

硫酸钙晶须是很好的造纸原料，长径比≥100(50以上)，即可代替部分或大部分纸浆，制造特种石膏纸，长径比≤50的可作纸张的高级填料，这样可以大大增加纸的产量，降低木材(木浆)消耗，即保护了环境，又减少造纸厂中的废水排放，减少污染。

石膏晶须集超细无机材料和增强纤维的优势于一身，作为纸张增强材料具有很好的发展前景。硫酸钙晶须被广泛用于难燃纸张，纤维素塑料，建筑材料和其他材料的补强剂。比如：

l 硫酸钙晶须添加到纤维素纸浆中可制得高强度的防火纸；

l 硫酸钙晶须可用于作瓦愣纸、包装纸等的抗滑剂；

l 硫酸钙晶须可用于具有抗水解性能和耐磨性的树脂基复合材料。

4.5复合材料增强

硫酸钙晶须适合作为塑料、橡胶、聚氨酯、金属及陶瓷的增强组元。在塑料中加入硫酸钙晶须后，可提高材料的机械强度、耐热性、阻燃性及尺寸稳定性。

5小结

石膏晶须作为补强增韧材料已被广泛应用于造纸、树脂、塑料、橡胶、涂料、油漆、沥青、磨擦和密封材料等行业，又可直接作为过滤材料、保温材料、耐火隔热材料、红外线反射材料和包覆电线的高绝缘材料^[2]。

6展望

硫酸钙晶须具有耐高温、抗化学腐蚀、韧性好、强度高、耐磨耗、电绝缘性好、易进行表面处理、和橡胶塑料等聚合物的亲和力强等优点^[3]，而价格却仅为碳化硅晶须的200～300分之一，具有较强的市场竞争能力。硫酸钙晶须由于其性能优良，价格低廉而具有极好的性能价格比，是一种应用领域较广、市场前景极为广阔的新型材料，也是目前国际上备受关注、极有发展前途的无机盐晶须材料。

参考文献

[1] 孟季茹,赵磊,梁国正,贾巧英.无机晶须在聚合物中的应用[J].化工新型材料,2001,(第12期).

[2] 刘焱,于钢.石膏晶须用做纸张增强材料[J].纸和造纸,2010,(第1期).

[3] 李子东，李广宇，于敏．实用胶粘剂原材料手册．北京：国防工业大学出版社，1999：582

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此文章已成功发表在《耐火与石灰》杂志2014年第3期，未以书面同意不得转载，违者必究！
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