Возможности получения и применения волокнистого сульфата кальция

Одним из непременных условий развития современной техники является обеспечение се новыми материалами с улучшенными физико-механическими и другими свойствами. К числу наиболее перспективных путей решения этой задачи относится создание композиционных материалов, состоящих из волокон и неорганического или органического связующего. В связи с этим повышается интерес к волокнистым материалам, особенно неорганическим, как наиболее огнестойким и долговечным. Их широко применяют и при производстве строительных материалов и изделий.

Наряду с природными неорганическими волокнами, в основном асбестом, вес большее значение приобретают искусственные волокна, среди которых преобладают минеральная вата и стекловолокно. Хорошие физико-механические свойства и относительно невысокая стоимость способствуют широкому их применению в строительстве. Однако они имеют и недостатки: щелочестойкость минеральной ваты невысокая, атмосферостойкость и долговечность не всегда достаточные и т. д. Все это заставляет ученых искать новые виды неорганических волокон, лишенных этих недостатков. Найдены способы получения волокнистых монокристаллов (вискеров) е уникальными физико-механическими свойствами. Но технология их производства сложная, сырье дорогое, энергозатраты высокие, производительность низкая. Это сульфата кальция выдан в1 США в 1974 г. Согласно этому патенту, суспензию двуводного гипса обрабатывают в автоклаве при температуре 100—140С до образования мелки: игольчатых кристаллов полуводного гипса. После их отделения от жидко фазы и высушивания получают волокнистый полугидрат сульфата кальция. Для предотвращения его гидратации сопровождающейся потерей волокнистой структуры, поверхность кристаллов рекомендуется покрывать гидрофобнымн веществами. При необходимости получения волокнистого растворимого ангидрита суспензию двуводного гипса обрабатывают в автоклав при 140—200°С. Обжигая волокниста полугидрат при температуре 40 600°С, получают волокнистый нерастворимый ангидрит.

В Японии разработаны способы га лучения волокнистого сульфата кал ция из отходящих дымовых газов очищении их от серы.

Проведенные в институте ВНИИтелоизоляции опыты подтвердили BI возможность получения волокнистого су. фата кальция путем автоклавной обработки водной суспензии не только природного двуводного гипса, но и гипсосодержащих отходов химически промышленности, например, фосфогипса. Вместе с тем выявились и нею недостатки данного способа. Oказалось, что трудно добиться производительности, потому что процесс формирования кристаллов волнистого сульфата кальция удовлетворительно протекает лишь при невысокой концентрации водного гипса в исходной суспензии (десятки грамм в литре). Потери в довольно сложном автоклавном рудовании тоже нельзя отнести к достоинствам способа.

Оценивать перспективность использования волокнистого сульфата кальция в различных областях можно пока лишь ориентировочно, на основании его свойств, результатов лабораторных исследований и данных патентной литературы (число патентных источников, касающихся способов получения и применения волокнистого сульфата кальция, увеличивается нарастающими темпами и к настоящему времени уже превысило 50). Анализ этого материала показывает, что одним из основных потребителей волокнистого сульфата кальция, по-видимому, будет промышленность полимерных материалов. Его использование в качестве наполнителя благодаря армирующему эффекту волокнистого сульфата кальция значительно улучшает физико-механические свойства полимерных материалов, что позволяет уменьшить массу пластмассовых изделий без снижения их прочности и тем самым экономить значительное количество дорогого сырья.

Армировать можно термореактивные и термопластичные полимеры. Примеры, приводимые в патентной литературе, показывают, что очень эффективным является армирование карбамидно-формальдегндных, фенольных, меламиновых, полиэфирных, акриловых смол, полиолефинов, Поливинилхлорида и др. Кроме улучшения физико-механических свойств, гипсовые волокна снижают горючесть и повышают огнестойкость пластмасс, что особенно важно при использовании их в строительстве. Особенно перспективным следует считать применение волокон сульфата кальция для армирования вспененных пластмасс: волокна препятствуют преждевременному оседанию вспененного материала, придают прочность и жесткость затвердевшему материалу. На основе волокнистого двуводного гипса можно получать декоративные покрытия, пригодные для отделки поверхностей различных строительных материалов и изделий. В институте ВНИИтеплоизоляция разработан состав для таких покрытий, включающих карбамидную смолу и другие добавки. Он отличается декоративностью и хорошими эксплуатационными свойствами.

Большие перспективы открываются перед волокнистым сульфатом кальция в бумажной промышленности. В ряде зарубежных патентов и заявок отмечается, что его применение в качестве наполнителя улучшает непрозрачность, формуемость, негорючесть и исчитаемость бумаги.

Наиболее термостойкую разновидность волокнистого сульфата кальция нерастворимый ангидрит можно использовать для армирования таких материалов, как стекла, стекловолокон, керамики, легкоплавких металлов и сплавов (особенно алюминия), а также изделий на основе гипсовых и магнезиальных вяжущих. В ряде случаев ои может явиться хорошим заменителем асбеста.

В промышленности строительных материалов основные перспективы использования волокнистого сульфата кальция следует связывать с производством теплоизоляционных, акустических, отделочных н огнезащитных материалов. Он представляет собой потенциально самую дешевую разновидность неорганических волокон: себестоимость его при наладке высокопроизводительного промышленного производств должна быть близка к себестоимости высокопрочного полуводного гипса. Этим в значительной мере объясняется интерес, проявляемый к новому материалу.