CN105874013B - 硫酸钙晶体及其制造方法 - Google Patents

硫酸钙晶体及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105874013B
CN105874013B CN201480072268.4A CN201480072268A CN105874013B CN 105874013 B CN105874013 B CN 105874013B CN 201480072268 A CN201480072268 A CN 201480072268A CN 105874013 B CN105874013 B CN 105874013B
Authority
CN
China
Prior art keywords
calcium sulfate
whiskers
composition
anhydrite
average
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201480072268.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105874013A (zh
Inventor
M·吴
J·T·菲尔茨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Georgia Pacific Gypsum LLC
Original Assignee
Georgia Pacific Gypsum LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Georgia Pacific Gypsum LLC filed Critical Georgia Pacific Gypsum LLC
Publication of CN105874013A publication Critical patent/CN105874013A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105874013B publication Critical patent/CN105874013B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/08—Oxygen-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/46—Sulfates
    • C01F11/466—Conversion of one form of calcium sulfate to another
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/46—Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/60—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape characterised by shape
    • C30B29/62—Whiskers or needles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B7/00—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions
    • C30B7/02—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions by evaporation of the solvent
    • C30B7/04—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions by evaporation of the solvent using aqueous solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B7/00—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions
    • C30B7/10—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions by application of pressure, e.g. hydrothermal processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/10—Particle morphology extending in one dimension, e.g. needle-like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/54—Particles characterised by their aspect ratio, i.e. the ratio of sizes in the longest to the shortest dimension
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/10—Solid density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/32—Thermal properties
    • C01P2006/37—Stability against thermal decomposition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/90—Other properties not specified above
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/003—Additives being defined by their diameter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/004—Additives being defined by their length
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/006—Additives being defined by their surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/016—Additives defined by their aspect ratio
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/298—Physical dimension

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

提供一种物质组合物，它包含平均长径比为至少30的硬石膏硫酸钙晶须。提供另一物质组合物，它包含α‑衍生的硬石膏硫酸钙晶须。提供再一物质组合物，它包含α微粒‑衍生的硬石膏硫酸钙晶须。

Description

硫酸钙晶体及其制造方法
相关申请的交叉参考
本申请要求2013年12月6日提交的美国临时申请No. 61/912,609，和2014年11月3日提交的62/074,163的优先权，其 公开内容各自在本文中通过参考引入。
技术领域
本发明的公开内容一般地涉及硫酸钙-基产品和制造领域，和更特 别地涉及硫酸钙晶须，复合材料，及其制造方法。
背景技术
已知各种填料在复合材料，油漆，涂料，造纸，和塑料中用作增 强剂，乳浊剂(opacification)和/或添加剂。例如，诸如玻璃纤维， 炭黑，碳酸钙，二氧化硅，滑石，高岭土和氢氧化铝之类的填料目前 用于这些应用中。然而，与粒状物和片状成型填料相比，纤维填料通 常提供复合材料改进的劲度，强度，和热稳定性能。
已表明与常规纤维相比，单晶纤维，也称为“晶须”，提供复合 材料改进的性能。例如，晶须可提供复合材料改进的表面品质和美学， 因为它们典型地比纤维更细和更光滑。晶须也可提供改进的尺寸与热 稳定性，增加的强度和韧度，以及较高的流度(例如用于改进的模具铸 塑)。然而，晶须难以经济地制造，这是因为晶须的生长速度缓慢。而 且，常规的晶须可显示出非所需的缺陷/瑕疵和晶须几何形状，以及有 限的强度和坚固度。
因此，需要改进的晶须和用其制造的复合材料，及其制造方法。
发明内容
在一个方面中，提供包括α-衍生的硬石膏硫酸钙晶须的物质组合 物。
在另一方面中，提供含平均长径比为至少30的硬石膏硫酸钙晶须 的物质组合物。
在再一方面中，提供含微细α颗粒-衍生的硬石膏硫酸钙晶须的物 质组合物。
附图说明
现参考附图，所述附图是例举，而不是限制，和其中相同的元件 标记相同：
图1是显示根据本文公开的方法的一个实施方案制备的α-衍生 的硬石膏硫酸钙晶须的显微图。
图2是显示β-衍生的硬石膏硫酸钙晶须的显微图。
图3是显示根据本文公开的方法的一个实施方案制备的复合样品 的弹性模量的图表，这根据三种测量方法测试。
具体实施方式
本文公开了硫酸钙-基晶须和复合材料及其使用与制造方法。通过 提供具有改进的性能的单晶纤维和用其制造的复合材料，这些晶须， 复合材料，和方法满足以上所述的一个或多个需求。例如，与已知纤 维相比，晶须可具有改进的长径比，和/或更快的生长速度。
晶须和晶须的制造方法
在某些实施方案中，提供晶须。本文中所使用的术语“晶须”是 指单晶纤维。一般地，使用硫酸钙(它也可称为石膏(gypsum)或石膏 (plaster))，制造本文公开的晶须。硫酸钙可以以半水合物 (CaSO4*1/2H2O)，二水合物(CaSO4*2H2O)，或硬石膏(CaSO4)形式存在。一般地，可使用β半水合硫酸钙(它由在高温下，在环境压力下煅烧二 水合硫酸钙而获得)，制备硫酸钙晶须。然而，已发现，α半水合硫酸 钙提供给晶须加工和性能令人惊奇的优点。α半水合硫酸钙具有与β 形式相同的化学组成，它经历了加压煅烧工艺，产生很好结晶的棱镜 颗粒。例如，加压煅烧工艺可以是高压釜工艺。应当理解，尽管本发 明的公开内容一般地涉及α硫酸钙晶须，但可预见到使用其他合适的 材料，且打算落在本发明公开内容的范围内。例如，可使用其他材料， 例如β半水合硫酸钙，二水合硫酸钙，通过合成方法制造的石膏或单 独的钙和硫酸根物种。另外，在某些加工条件下，可使用β硫酸钙， 衍生具有本文描述的改进的几何形状和其他性能的晶须。
在某些实施方案中，制造硬石膏硫酸钙晶须的方法包括：(i)结合 半水合硫酸钙和水，形成浆液；(ii)热压处理该浆液，在水中形成半 水合硫酸钙晶须；(iii)使该半水合硫酸钙晶须脱水；和(iv)加热该半 水合硫酸钙晶须，形成硬石膏硫酸钙晶须。在一些实施方案中，半水 合硫酸钙是α半水合硫酸钙。
在一个实施方案中，结合半水合硫酸钙和水的步骤包括结合半水 合硫酸钙与水，使得硫酸钙以浆液重量的约1至约30％的用量存在于 浆液内。例如，可结合半水合硫酸钙与水，使得硫酸钙在该浆液内以 浆液重量的约2至约25％，或者浆液重量的约5至约15％的用量存在。 在一个实施方案中，可结合半水合硫酸钙与水，使得硫酸钙以浆液重 量的约5至约20％的用量存在于该浆液内。在没有束缚于特定理论的 情况下，认为结合半水合硫酸钙和水导致浆液内二水合晶体。
在某些实施方案中，半水合硫酸钙的中值粒度为约1μm至约100 μm，例如约1μm至约20μm。例如，半水合硫酸钙的中值粒度可 以是约1μm至约10μm，或约2至约5μm。
在某些实施方案中，半水合硫酸钙具有微细或比较微细的尺寸。 本文中所使用的术语“微细”和“比较微细”是指该颗粒的中值粒度 小于商业获得的颗粒。在某些实施方案中，与商业获得的颗粒相比， 半水合硫酸钙微粒还具有窄的粒度分布。例如，半水合硫酸钙微粒可 具有其中90％的颗粒尺寸比50％颗粒尺寸大不超过150％的窄粒度分布。 例如，半水合硫酸钙微粒可具有其中100％颗粒尺寸比50％颗粒尺寸大 不超过500％的窄粒度分布。例如，半水合硫酸钙微粒可具有其中100％ 颗粒尺寸比10％颗粒尺寸大不超过2000％的窄粒度分布。也就是说，与 商业获得的颗粒相比，除了较小的中值粒度以外，该微粒还可具有更 加均匀的尺寸分布。
正如以下进一步详细讨论的，令人惊奇地发现，由微细的半水合 硫酸钙起始材料制造的晶须显示出改进的性能，例如增加的长径比和 表面光滑度。
在某些实施方案中，制造硬石膏硫酸钙晶须的方法进一步包括在 结合α半水合硫酸钙和水形成浆液之前，分选半水合硫酸钙，形成中 值粒度为约1μm至约10μm的微细半水合硫酸钙。例如，可分选微 细的半水合硫酸钙，具有约1至约5μm的中值粒度。在某些实施方案中，在形成浆液之后，分选颗粒。
例如，可通过喷射磨机，粉碎，精研，分离，微米化，研磨，或 本领域普通技术人员已知的其他合适的分选或精炼方法，分选半水合 硫酸钙。
在某些实施方案中，热压处理浆液，在水中形成半水合硫酸钙晶 须。在一个实施方案中，热压处理浆液的步骤包括在约0psig至约 50psig的压力和约100℃至约150℃的温度下，使浆液置于饱和蒸 汽下约30分钟至约8小时的持续时间。例如，热压处理浆液的步骤可 包括在约1psig至约30psig的压力和约101℃至约134℃的温度 下，使浆液置于饱和蒸汽下约30分钟至约8小时的持续时间。例如， 这种热压处理参数可应用到小规模生产装置，例如实验室中。例如， 热压处理浆液的步骤可包括在约30psig至约52psig的压力和约 134℃至约150℃的温度下，使浆液置于饱和蒸汽下约30分钟至约 8小时的持续时间。例如，这种热压处理参数可应用到工业规模生产 装置中。在没有束缚于特定理论的情况下，认为二水合硫酸钙晶体在 加热工艺过程中溶解并在高温下以半水合晶须形式再形成。
然后可使半水合硫酸钙晶须脱水，即可将晶须与水分离。在某些 实施方案中，使半水合硫酸钙晶须脱水的步骤包括过滤，抽真空，离 心或其组合。例如，可使用网式过滤器，使晶须脱水。在一个实施方 案中，使半水合硫酸钙晶须脱水的步骤包括过滤α半水合硫酸钙晶须。
然后可加热半水合硫酸钙晶须，或者“死烧(dead burn)”，实现 稳定的不可溶的硬石膏形式。在某些实施方案中，加热半水合硫酸钙 晶须形成硬石膏硫酸钙晶须的步骤包括在约500℃至约900℃的温 度下加热半水合硫酸钙晶须约20分钟至约24小时的持续时间。
本文还提供硬石膏硫酸钙晶须的组合物。例如，可通过本文公开 的方法，生产这些晶须。例如，这些晶须可以是通过以上所述的加热 步骤形成的产物。
在某些实施方案中，组合物包含α-衍生的硬石膏硫酸钙晶须。本 文中所使用的“α-衍生”是指由α半水合硫酸钙衍生的晶须。在某些 实施方案中，组合物包含平均长径比为至少30的硬石膏硫酸钙晶须。 在某些实施方案中，组合物包含α-微粒衍生的硬石膏硫酸钙晶须。本 文中涉及晶须尺寸或其他性能所使用的术语“平均”是指晶须样品的 平均尺寸或性能测量值。
在一个实施方案中，硬石膏硫酸钙晶须的平均长径比为至少30。 本文中所使用的术语“长径比”是指硫酸钙晶须的长度对其直径之比， 或者对于晶须样品来说，平均晶须长度对平均晶须直径之比。在某些 实施方案中，硬石膏硫酸钙晶须的平均长径比为约30至约140。例如， 硬石膏硫酸钙晶须的平均长径比可以是约40至约115。
在某些实施方案中，硬石膏硫酸钙晶须的平均直径为约0.3μm 至约1.5μm。在一个实施方案中，硬石膏硫酸钙晶须的平均直径为 约0.4μm至约1.4μm。在某些实施方案中，硬石膏硫酸钙晶须的 平均长度为约20μm至约100μm。在一个实施方案中，硬石膏硫酸 钙晶须的平均长度为约40μm至约80μm。
在一个实施方案中，硬石膏硫酸钙晶须的平均长度为约60μm 至约75μm，平均直径为约1.0μm至约1.5μm，和平均长径比为 约40至约75。
硬石膏硫酸钙晶须可显示出一种或多种本文描述的强度，硬度， 或稳定性能。在某些实施方案中，硬石膏硫酸钙晶须的莫氏硬度为约 3至约3.5。在某些实施方案中，硬石膏硫酸钙晶须一直高到至少 1400℃是热稳定的。本文中所使用的术语“热稳定”是指在给定温度 下晶须抗分解。
与β-衍生的晶须相比，本文描述的α-衍生的晶须可具有改进的 硬度和光滑度性能。本文中所使用的术语“β-衍生”是指由β硫酸钙 制造的晶须。在某些实施方案中，α-衍生的硬石膏硫酸钙晶须的平均 真实密度大于2.91g/cm3，它通常高于β-衍生的晶须的密度。
真实密度(也称为骨密度或骨架密度)是材料的根本性能，它可用 于推导材料的固有性能，例如硬度，模量或强度。例如，当诸如硬度， 模量或强度之类的固有性能难以或者不可能直接测量(例如在微米级 晶须情况下)时，具有相同化学或原材料源的两种材料之间的真实密度 的差别可以与这些固有性能的差别相关。与β-衍生的晶须相比，本文 描述的α-衍生的晶须可显示出较高的真实密度，这可导致晶须改进的 增强性能。
在某些实施方案中，晶须的平均真实密度大于2.91g/cm3。例如， 晶须的平均真实密度可以是大于或等于约2.913g/cm3。在一个实施 方案中，晶须的平均真实密度可以是约2.913g/cm3至约2.918g/cm3。 例如，晶须的平均真实密度可以是约2.92g/cm3。相反，β-衍生的晶 须可显示出2.91g/cm3和更低的平均真实密度。
比表面积(例如通过Brunauer-Emmett-Teller或BET方法测量) 是表征晶体，例如晶须的表面光滑度和完美度的材料性能。高表面积 (在其他性能相同的情况下)倾向于表明晶须类材料较高的不均匀度， 粗糙度，和其他较高的表面缺陷程度。与β-衍生的晶须相比，本文描 述的α-衍生的晶须可显示出较低的比表面积，和因此增加的表面光滑 度和降低的缺陷，这可导致晶须改进的增强性能。
在某些实施方案中，晶须的平均比表面积小于3.5m2/g。例如， 晶须的平均比表面积可以小于或等于约3.0m2/g。在一个实施方案中， 晶须的平均比表面积为约2.283m2/g至约2.304m2/g。例如，晶须的 平均比表面积可以是约2.3m2/g。相反，β-衍生的晶须可显示出3.5 m2/g和更高的平均比表面积。
在某些实施方案中，硬石膏硫酸钙晶须是α-衍生的晶须且其晶体 生长速度是β-衍生的硫酸钙晶须的至少3倍。本文中所使用的术语 “晶体生长速度”是指由硫酸钙颗粒形成晶须的速度。而且，通常观 察到与β-衍生的晶须相比，α-衍生的晶须更加光滑，且具有较少的 瑕疵。这些性能相当于尺寸适合于增强或结构应用的更加坚固的晶须， 正如实施例中更加详细地描述的。
在某些实施方案中，特别是其中微细的半水合硫酸钙用作起始材 料的那些中，硬石膏硫酸钙晶须的平均长径比为至少50。也就是说， 与其他颗粒衍生的晶须相比，微粒-衍生的晶须可具有增加的长径比。 在一个实施方案中，晶须的平均长径比为约55至约140。
在某些实施方案中，硬石膏硫酸钙晶须的平均直径为约0.4μm 至约1.0μm。在一个实施方案中，硬石膏硫酸钙晶须的平均直径为 约0.4μm至约0.8μm。在某些实施方案中，硬石膏硫酸钙晶须的 平均长度为约40μm至约80μm。在一个实施方案中，硬石膏硫酸 钙晶须的平均长度为约45μm至约55μm。
在一个实施方案中，微粒-衍生的硬石膏硫酸钙晶须的平均长度为 约45μm至约55μm，平均直径为约0.4μm至约0.8μm和平均 长径比为约55至约140。
复合材料和制造方法
在某些实施方案中，还提供包含晶须的复合材料。例如，本文描 述的晶须可以是轻质的且具有供结构增强以及热和声音绝缘的所需性 能。例如，晶须可提供改进的尺寸和热稳定性，增加的强度和韧度， 和较高的流度(例如，用于改进的模具铸塑)。而且，晶须可提供复合 材料改进的表面品质和美学，因为它们典型地比纤维更加微细和更加 光滑。
在某些实施方案中，复合材料的制造方法包括结合α-衍生，微粒 -衍生的，和/或其他硬石膏硫酸钙晶须与基础材料，形成复合材料。 在某些实施方案中，复合材料包括α-衍生的硬石膏硫酸钙晶须和基础 材料。
例如，基础材料可包括复合材料，弹性体，热固性树脂，油漆， 涂层，纸张，纸张前体，塑料，树脂，及其组合。一般地，可在其中 目前使用常规填料，乳浊剂或增强添加剂，例如，但不限于玻璃纤维， 炭黑，碳酸钙，二氧化硅，滑石，高岭土，或氢氧化铝的任何应用中使用α-衍生的硬石膏硫酸钙晶须。例如，可结合α-衍生的硬石膏硫 酸钙晶须与纸张材料，塑料，其中包括弹性体，热塑性材料，和热固 性材料，和/或树脂，其中包括环氧树脂，酚树脂，和热固性树脂。在 某些实施方案中，基础材料是聚乙烯，聚丁烯，聚丙烯，尼龙6，尼 龙66，聚氨酯，环氧树脂，腈类橡胶，丁基橡胶，硅橡胶或PTFE。
在一个实施方案中，结合硬石膏硫酸钙晶须和基础材料的步骤包 括结合硬石膏硫酸钙晶须和基础材料，使得硬石膏硫酸钙晶须以复合 材料重量的约1至约50％，例如该复合材料重量的约3至约40％，或者 该复合材料重量的约4至约25％的用量存在于该复合材料内。在一个 实施方案中，复合材料包括硬石膏硫酸钙晶须重量的约3至约10％。
在复合材料的一个实施方案中，基础材料包括聚丙烯，复合材料 包括α-衍生的硬石膏硫酸钙晶须重量的约2至约20％，例如α-衍生 的硬石膏硫酸钙晶须重量的约4至约10％，和该复合材料的弹性模量 为至少1000MPa。
实施例
制造并测试本文公开的硫酸钙晶须和复合材料的实施方案。在以 下和在图1-3中示出了结果。
实施例1
根据下述方法，使用由相同来源开采的α和β半水合颗粒，制备 硫酸钙晶须。结合半水合硫酸钙与水，形成含5wt％硫酸钙的浆液。在 10psig的压力和115℃的温度下热压处理该浆液2小时，形成晶须。 通过网式过滤器，使所得晶须脱水5分钟。在600℃的温度下加热脱 水的晶须3小时，形成稳定的不可溶的硫酸钙硬石膏晶须。然后拍摄 所得α和β硫酸钙硬石膏晶须。
图1是通过光学显微法拍摄的显微图(600x400微米)，它示出了 根据上述方法制备的α-衍生的硬石膏硫酸钙晶须。图2是通过光学显 微法拍摄的显微图(600x400微米)，它示出了根据与α晶须相同的方 法制备的β-衍生的硬石膏硫酸钙晶须。这些显微图示出了α相对于β 晶须的不同形貌(例如，长度，直径)。例如，α晶须比β晶须长得多， 且具有比β晶须大的长径比。此外，该显微图揭露了α晶须比β晶须 的生长速度快得多。
具体地，已经确定了α硫酸钙的晶体生长速度是β硫酸钙的至少 3-5倍。因此，制造相同长度的晶须所需的热压处理时间α硫酸钙短 得多，从而降低必须的加工时间。这是重要的，因为β硫酸钙晶须的 低生长速度导致高的制造成本，从而使得硫酸钙晶须的实际应用昂贵。 在没有束缚于特定理论的情况下，认为由于它的“预先热压处理”性 质，因此在高压釜环境下，α硫酸钙能更加快速地生长成长晶须。然 而，具有与α衍生的晶须类似几何形状，但使用其他起始材料制造的 晶须也打算落在本发明公开内容的范围内。
实施例2
根据实施例1的方法，制备α和β硫酸钙晶须。结合该晶须与聚 丙烯，形成复合材料，以及根据Chord方法，测量每一复合材料的劲 度/弯曲模量，并与单独的聚丙烯的劲度/弯曲模量相比较。在下表1 中示出了结果。
晶须与聚丙烯或者预混或者侧面进料。预混是指在熔融之前，结 合晶须与挤出的聚丙烯粒料，形成复合材料。侧面进料是指将晶须进 料到挤出机内，当聚丙烯已经熔融时。
Figure RE-GDA0001341619440000011
这些结果表明，具有α晶须增强剂的聚丙烯复合材料比具有相当 的β晶须增强剂的复合材料显示出好得多的机械性能。在没有束缚于 特定理论的情况下，认为预混工艺引起晶须被未熔融的聚丙烯粒料粉 碎，这可导致晶须减少的增强效果。然而，预混的α晶须表现令人惊 奇地好，与预混的β晶须相比，显示出劲度增加40％，预混的β晶须 显示出可忽略不计的劲度增加。
图3示出了聚丙烯相对于聚丙烯与4.39wt％α硫酸钙晶须的弹性 模量，这根据Flexural Chord,Flexural Tangent和Flexural Secant 方法来测量。正如所示的，在添加α晶须情况下，聚丙烯复合材料的 劲度显著增加(最高到65％)。
实施例3
在前述实施例中使用的商业获得的α硫酸钙颗粒的中值粒度为 15.4μm和最大粒度为120μm。还制备并测试具有窄分布的比较微 细的α硫酸钙颗粒。具体地，在喷射磨机中粉碎商业获得的α硫酸钙 颗粒成3.06μm的中值粒度和约12μm的最大粒度。因此，与商业 获得的硫酸钙颗粒相比，比较微细的颗粒较少且尺寸更加均匀，正如 表2所示的。
Figure BDA0001040660300000101
在流体能研磨机内，使用压缩空气，喷射研磨颗粒，生产较小的 颗粒。在研磨机内高速旋转对硫酸钙颗粒进行颗粒在颗粒上的冲击。 使用激光衍射粒度分析仪(商购于日本HORIBA of Kyoto的LA-950)， 测量颗粒尺寸。正如表2所示的，比较微细的颗粒显示出比商业获得 的颗粒小10倍的最大尺寸。比较微细的颗粒也具有比平均粒度小4 倍的最大粒度。
通过实施例1的方法，使用α微粒，制备硫酸钙晶须。还使用商 业获得的α颗粒和α微粒，制备晶须，但在浆液内2.5wt％的较低浓 度下。在浆液内在5wt％的浓度下，制造由使用商业获得的硫酸钙制 造的α晶须的对比样品。通过扫描电镜，测量所得晶须的平均长度与 直径，并计算长径比。在表3中示出了结果。
Figure BDA0001040660300000111
如表3所示，微粒-衍生的α晶须令人惊奇地具有比标准α晶须显 著高的长径比(几乎大40％)，以及略短的长度和较小的直径。低浓度 的商业颗粒-衍生的晶须还显示出比标准晶须略高的长径比，而低浓度 的微粒-衍生的晶须显示出比所有其他样品显著高的长径比。一般地， 30以上的长径比对于增强应用来说是所需的，其中较高的长径比提供 较好的结构增强。比较微细的晶须在热压处理之后也倾向于不在分散 体内沉降，使得它们可避免拥挤，所述拥挤常常导致局部过高的晶体 浓度和因此短的晶须。然而，分选硫酸钙增加晶须制造工艺的加工时 间和成本。总之，这些实施例示出了可制造具有应用特异的尺寸的α硫酸钙晶须。
实施例4
根据标题为“Determination of density by volumetric displacement—Skeleton density by gas pycnometry”的ISO 12154 方法，在气体比重瓶,Accupyc II1340仪器(获自Micromeritics, Norcross,GA)上测定通过实施例1的方法制备的α和β-衍生的硫酸 钙晶须的真实密度。该方法使用气体(氦气)置换技术测定样品的体 积。气体比重瓶测量样品的体积，但不包括在本体晶须内的间隙和气 体接近其中的单独晶须内的任何开放的孔隙。内部(即，闭合的)孔隙 包括在该体积内，如果有的话。然后使用在高分辨率天平上测量的样 品重量，计算晶须的密度。
在表4中示出了样品的真实密度值。
Figure BDA0001040660300000121
基于单独测量(总计20次测量)的统计分析(t-试验)，这些结果证 明在至少95％的置信度区间内，α-衍生的晶须比β-衍生的晶须具有 高的真实密度。较高的真实密度可与改进的固有性能，例如增加的硬 度，模量和强度值有关。正因为如此，与用β-衍生的晶须增强的复合 材料相比，α-衍生的晶须增强的复合材料(例如，塑料或其他基体材 料的复合材料)将显示出改进的性能。
实施例5
根据标题为“Determination of the specific surface area of solids bygas adsorption—BET method”的ISO 9277，在表面表 征分析仪Tristar II Plus 3030(获自Micromeritics,Norcross,GA) 上测定α和β-衍生的晶须的表面积。通过加热，同时在样品上抽真空 或者流动空气除去释放的杂质，从而制备晶须样品。然后用液氮冷却 所制备的样品，并通过测量在具体压力下吸收的气体体积(在这一情况 下，N2)来分析。基于各种压力下的气体体积变化，针对每一晶须样品 计算比表面积(根据BET方法)。
在表5中示出了样品的BET比表面积值。
Figure BDA0001040660300000131
这些结果表明，α-衍生的晶须具有比β-衍生的晶须低得多的表 面积，从而表明更加完美的晶体表面。再者，与β-衍生的晶须相比， α-衍生的晶须似乎更加完美地生长且显示出改进的表面特征。
本发明公开内容的实施方案进一步包括下述段落中的任何一个或 多个：
1.一种物质组合物，它包含α-衍生的硬石膏硫酸钙晶须。
2.段落1的组合物，其中该晶须的平均长径比为至少30。
3.段落1的组合物，其中该晶须的平均长径比为约30至约140。
4.段落1的组合物，其中该晶须的平均长径比为约40至约115。
5.段落1-4的组合物，其中晶须的平均直径为约0.3μm至约1.5 μm。
6.段落1-4的组合物，其中晶须的平均直径为约0.4μm至约 1.4μm。
7.段落1-6的组合物，其中晶须的平均长度为约20μm至约100 μm。
8.段落1-6的组合物，其中晶须的平均长度为约40μm至约80 μm。
9.段落1的组合物，其中晶须的平均长度为约60μm至约75μ m，平均直径为约1.0μm至约1.5μm，和平均长径比为约40至约 75。
10.段落1的组合物，其中晶须包括α微粒-衍生的硬石膏硫酸钙 晶须。
11.段落10的组合物，其中晶须的平均长度为约45μm至约55 μm，平均直径为约0.4μm至约0.8μm，和平均长径比为约55至 约140。
12.段落1-11的组合物，其中晶须的莫氏硬度为约3至约3.5。
13.段落1-12的组合物，其中晶须一直到高至少1400℃热稳定。
14.段落1-13的组合物，其中晶须的平均真实密度大于2.91 g/cm3。
15.段落1-13的组合物，其中晶须的平均真实密度为约2.913 g/cm3至约2.918g/cm3。
16.段落1-15的组合物，其中晶须的晶体生长速度是β-衍生的 硫酸钙晶须的至少3倍。
17.段落1-16的组合物，其中晶须的平均比表面积小于3.5m2/g。
18.段落1-16的组合物，其中晶须的平均比表面积为约2.283 m2/g至约2.304m2/g。
19.一种物质组合物，它包含平均长径比为至少30的硬石膏硫酸 钙晶须。
20.段落19的组合物，其中晶须的平均长径比为30至约140。
21.段落19的组合物，其中晶须的平均长径比为约40至约115。
22.段落19-21的组合物，其中晶须的平均直径为约0.3μm至约 1.5μm。
23.段落19-21的组合物，其中晶须的平均直径为约0.4μm至 约1.4μm。
24.段落19-23的组合物，其中晶须的平均长度为约20μm至约 100μm。
25.段落19-23的组合物，其中晶须的平均长度为约40μm至 约80μm。
26.段落19的组合物，其中晶须的平均长度为约60μm至约75 μm，平均直径为约1.0μm至约1.5μm，和平均长径比为约40至 约75。
27.段落19的组合物，其中晶须包括α-微粒衍生的硬石膏硫酸钙 晶须。
28.段落27的组合物，其中晶须的平均长度为约45μm至约55 μm，平均直径为约0.4μm至约0.8μm，和平均长径比为约55至 约140。
29.段落19-28的组合物，其中晶须的莫氏硬度为约3至约3.5。
30.段落19-29的组合物，其中晶须一直高到至少1400℃是热稳 定的。
31.段落19-30的组合物，其中晶须的平均真实密度大于2.91 g/cm3。
32.段落19-30的组合物，其中晶须的平均真实密度为约2.913 g/cm3至约2.918g/cm3。
33.段落19-32的组合物，其中晶须的平均比表面积小于3.5 m2/g。
34.段落19-32的组合物，其中晶须的平均比表面积为约2.283 m2/g至约2.304m2/g。
35.一种物质组合物，它包含α-微粒衍生的硬石膏硫酸钙晶须。
36.段落35的组合物，其中晶须的平均长径比为至少50。
37.段落35的组合物，其中晶须的平均长径比为约55至约140。
38.段落35-37的组合物，其中晶须的平均直径为约0.4μm至约 1.0μm。
39.段落35-37的组合物，其中晶须的平均直径为约0.4μm至 约0.8μm。
40.段落35-39的组合物，其中晶须的平均长度为约40μm至 约80μm。
41.段落35-39的组合物，其中晶须的平均长度为约45μm至 约55μm。
42.段落35-41的组合物，其中晶须的莫氏硬度为约3至约3.5。
43.段落35-442的组合物，其中晶须一直高到至少1400℃是热 稳定的。
44.段落35-43的组合物，其中晶须的平均真实密度大于2.91 g/cm3。
45.段落35-43的组合物，其中晶须的平均真实密度为约2.913 g/cm3至约2.918g/cm3。
46.段落35-45的组合物，其中晶须的平均比表面积小于3.5m2/g。
47.段落35-45的组合物，其中晶须的平均比表面积为约2.283 m2/g至约2.304m2/g。
48.段落35-47的组合物，其中该晶须的晶体生长速度是β-衍生 的硫酸钙晶须的至少3倍。
49.一种制造硬石膏硫酸钙晶须的方法，它包括：
结合半水合硫酸钙和水，形成浆液；
热压处理该浆液，在水中形成半水合硫酸钙晶须；
使该半水合硫酸钙晶须脱水；和
加热该半水合硫酸钙晶须，形成平均长径比为至少30的稳定硬石 膏硫酸钙晶须。
50.段落49的方法，其中硬石膏硫酸钙晶须的平均长径比为30 至约140。
51.段落49的方法，其中硬石膏硫酸钙晶须的平均长径比为约40 至约115。
52.段落49-51的方法，其中硬石膏硫酸钙晶须的平均直径为约 0.3μm至约1.5μm。
53.段落49-51的方法，其中硬石膏硫酸钙晶须的平均直径为约 0.4μm至约1.4μm。
54.段落49-53的方法，其中硬石膏硫酸钙晶须的平均长度为约 20μm至约100μm。
55.段落49-53的方法，其中硬石膏硫酸钙晶须的平均长度为约 40μm至约80μm。
56.段落49的方法，其中在加热步骤中形成的硬石膏硫酸钙晶须 的平均长度为约60μm至约75μm，平均直径为约1.0μm至约1.5 μm，和平均长径比为约40至约75。
57.段落49-56的方法，其中硬石膏硫酸钙晶须的莫氏硬度为约3 至约3.5。
58.段落49-57的方法，其中硬石膏硫酸钙晶须一直高到至少 1400℃是热稳定的。
59.段落49-58的方法，其中硬石膏硫酸钙晶须的平均真实密度 大于2.91g/cm3。
60.段落49-58的方法，其中硬石膏硫酸钙晶须的平均真实密度 为约2.913g/cm3至约2.918g/cm3。
61.段落49-60的方法，其中硬石膏硫酸钙晶须的平均比表面积小 于3.5m2/g。
62.段落49-60的方法，其中硬石膏硫酸钙晶须的平均比表面积 为约2.283m2/g至约2.304m2/g。
63.段落49-62的方法，其中半水合硫酸钙是α半水合硫酸钙。
64.段落63的方法，其中α硫酸钙晶须的晶体生长速度是β硫酸 钙晶须的至少3倍。
65.段落49-64的方法，其中半水合硫酸钙的中值粒度为约1μ m至约20μm。
66.段落49-64的方法，其中半水合硫酸钙的中值粒度为约1μ m至约10μm。
67.段落49-64的方法，其中半水合硫酸钙的中值粒度为约1μ m至约5μm。
68.段落67的方法，其中硬石膏硫酸钙晶须的平均长径比为至少 50。
69.段落67的方法，其中硬石膏硫酸钙的平均长径比为约55至 约140。
70.段落67-69的方法，其中硬石膏硫酸钙晶须的平均直径为约 0.4μm至约1.0μm。
71.段落67-69的方法，其中硬石膏硫酸钙晶须的平均直径为约 0.4μm至约0.8μm。
72.段落67-71的方法，其中硬石膏硫酸钙晶须的平均长度为约 40μm至约80μm。
73.段落67-71的方法，其中硬石膏硫酸钙晶须的平均长度为约 45μm至约55μm。
74.段落67的方法，其中在加热步骤中形成的硬石膏硫酸钙晶须 的平均长度为约45μm至约55μm，平均直径为约0.4μm至约0.8 μm，和平均长径比为约55至约140。
尽管参考许多实施方案描述了本发明的公开内容，但本领域技术 人员要理解本发明的公开内容不限于这样公开的实施方案。相反，可 改性所公开的实施方案，引入本文没有描述的任何许多变化，改变， 替代或等价的排列，但它们与本发明公开内容的精神和范围相当。另 外，尽管描述了本发明的各种特征，但要理解，本发明的各方面可包 括仅仅一些所描述的特征。而且，尽管独立地讨论了实施方案的特征， 但应当理解，可在有或无任何其他特征或特征组合的情况下，在组合 物及其制造方法中结合本文公开的任何特征。因此，本发明不被视为 受到前述说明限制，而是仅仅受到所附权利要求的范围所限制。

Claims (24)

1.一种物质组合物，它包含生长自α半水合硫酸钙微粒的硬石膏硫酸钙晶须，
其中通过包括以下步骤的方法形成该硬石膏硫酸钙晶须，该方法包括经加压煅烧工艺使二水合硫酸钙生产粒状的α半水合硫酸钙；
分选该α半水合硫酸钙为具有中值粒度为1μm至5μm；
结合水和该α半水合硫酸钙微粒，形成浆液；
热压处理该浆液，在水中形成α半水合硫酸钙晶须；
使该α半水合硫酸钙晶须脱水；和
加热该α半水合硫酸钙晶须，形成硬石膏硫酸钙晶须。
2.权利要求1的组合物，其中该硬石膏硫酸钙晶须的平均长径比为30至140。
3.权利要求1的组合物，其中该硬石膏硫酸钙晶须的平均直径为0.3μm至1.5μm。
4.权利要求1的组合物，其中硬石膏硫酸钙晶须的平均长度为20μm至100μm。
5.权利要求1的组合物，其中硬石膏硫酸钙晶须的平均长度为60μm至75μm，平均直径为1.0μm至1.5μm，和平均长径比为40至75。
6.权利要求1的组合物，其中硬石膏硫酸钙晶须生长自中值粒度为2μm至5μm的微细的α半水合硫酸钙微粒。
7.权利要求6的组合物，其中硬石膏硫酸钙晶须的平均长度为45μm至55μm，平均直径为0.4μm至0.8μm，和平均长径比为55至140。
8.权利要求1的组合物，其中硬石膏硫酸钙晶须的莫氏硬度为3至3.5。
9.权利要求1的组合物，其中硬石膏硫酸钙晶须一直高到至少1400℃是热稳定的。
10.权利要求1的组合物，其中硬石膏硫酸钙晶须的平均真实密度大于2.91g/cm3。
11.权利要求1的组合物，其中硬石膏硫酸钙晶须的平均真实密度为2.913g/cm3至2.918g/cm3。
12.权利要求1的组合物，其中硬石膏硫酸钙晶须的平均比表面积为2.283m2/g至2.304m2/g。
13.一种物质组合物，它包含生长自α半水合硫酸钙微粒的不可溶硬石膏硫酸钙晶须，该不可溶硬石膏硫酸钙晶须的平均长径比至少为30，
其中通过包括以下步骤的方法形成该不可溶硬石膏硫酸钙晶须，该方法包括经加压煅烧工艺使二水合硫酸钙生产粒状的α半水合硫酸钙；
分选该α半水合硫酸钙为具有中值粒度为1μm至5μm；
结合水和该α半水合硫酸钙微粒，形成浆液；
热压处理该浆液，在水中形成α半水合硫酸钙晶须；
使该α半水合硫酸钙晶须脱水；
加热该α半水合硫酸钙晶须，形成不可溶硬石膏硫酸钙晶须；和
将该硬石膏硫酸钙晶须转变为不可溶的硬石膏硫酸钙晶须。
14.权利要求13的组合物，其中不可溶硬石膏硫酸钙晶须的平均直径为0.3μm至1.5μm。
15.权利要求13的组合物，其中不可溶硬石膏硫酸钙晶须的平均长度为20μm至100μm。
16.权利要求13的组合物，其中不可溶硬石膏硫酸钙晶须的平均长度为60μm至75μm,平均直径为1.0μm至1.5μm，和平均长径比为40至75。
17.权利要求13的组合物，其中不可溶硬石膏硫酸钙晶须的莫氏硬度为3至3.5。
18.权利要求13的组合物，其中不可溶硬石膏硫酸钙晶须一直高到至少1400℃是热稳定的。
19.权利要求13的组合物，其中不可溶硬石膏硫酸钙晶须的平均真实密度为2.913g/cm3至2.918g/cm3。
20.权利要求13的组合物，其中不可溶硬石膏硫酸钙晶须的平均比表面积为2.283m2/g至2.304m2/g。
21.权利要求13的组合物，其中α半水合硫酸钙微粒的中值粒度为2μm至5μm。
22.权利要求13的组合物，其中加热所述α半水合硫酸钙晶须形成不可溶硬石膏硫酸钙晶须是温度为500℃至900℃下持续20分钟至24小时。
23.权利要求1的组合物，其中分选的α半水合硫酸钙的中值粒度为2μm至5μm。
24.权利要求1的组合物，其中加热所述α半水合硫酸钙晶须形成所述硬石膏硫酸钙晶须是温度为500℃至900℃下持续20分钟至24小时。
CN201480072268.4A 2013-12-06 2014-12-05 硫酸钙晶体及其制造方法 Expired - Fee Related CN105874013B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361912609P 2013-12-06 2013-12-06
US61/912,609 2013-12-06
US201462074163P 2014-11-03 2014-11-03
US62/074,163 2014-11-03
PCT/US2014/068716 WO2015085133A1 (en) 2013-12-06 2014-12-05 Calcium sulfate crystals and methods for making the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105874013A CN105874013A (zh) 2016-08-17
CN105874013B true CN105874013B (zh) 2020-07-24

Family

ID=53270452

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480072268.4A Expired - Fee Related CN105874013B (zh) 2013-12-06 2014-12-05 硫酸钙晶体及其制造方法
CN201480072828.6A Pending CN106061919A (zh) 2013-12-06 2014-12-05 石膏复合改性剂

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480072828.6A Pending CN106061919A (zh) 2013-12-06 2014-12-05 石膏复合改性剂

Country Status (3)

Country Link
US (2) US10280288B2 (zh)
CN (2) CN105874013B (zh)
WO (2) WO2015085133A1 (zh)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015085133A1 (en) 2013-12-06 2015-06-11 Georgia-Pacific Gypsum Llc Calcium sulfate crystals and methods for making the same
AU2016316229B2 (en) * 2015-09-04 2021-03-11 Lion Corporation Ethoxylation catalyst and manufacturing method therefor
CN105544289B (zh) * 2015-12-04 2018-05-22 上海宝田新型建材有限公司 一种改性硫酸钙晶须及其应用
CN105544290B (zh) * 2015-12-04 2018-01-16 上海宝田新型建材有限公司 一种改性硫酸钙晶须的制备方法
CN105440927B (zh) * 2016-01-04 2017-10-24 北京科技大学 一种快干抗刮水性木器涂料的制备方法
CN110552063A (zh) * 2018-06-04 2019-12-10 青海爱迪旺环保科技有限公司 一种水热法生产无水硫酸钙晶须的方法
CN108950674B (zh) * 2018-07-24 2021-08-13 北京科技大学 一种用水热法一步制备半水、无水硫酸钙晶须的方法
CN108707967A (zh) * 2018-08-13 2018-10-26 南京工业大学 一种利用酸沉木质素黑液中的硫酸根制备硫酸钙晶须的方法
CN109161971A (zh) * 2018-10-11 2019-01-08 西昌学院 一种由钛石膏制备硫酸钙晶须的方法
CN109402720A (zh) * 2018-11-30 2019-03-01 曲靖师范学院 一种工业副产石膏制备无水硫酸钙晶须的方法
CN110079865B (zh) * 2019-06-14 2021-03-12 湘潭大学 一种制取硫酸钙晶须的工艺方法
CN110205679A (zh) * 2019-06-25 2019-09-06 湖南迈辉环保材料有限公司 wgrg高强度晶须石膏的制造方法
CN110541188B (zh) * 2019-10-18 2021-02-05 郑州中科新兴产业技术研究院 利用二水硫酸钙制备高长径比半水硫酸钙晶须的方法
CN110699756B (zh) * 2019-10-31 2021-06-25 江西富达盐化有限公司 一种利用氨碱废液制备α型石膏晶须的方法
CN111040442B (zh) * 2019-12-26 2022-06-03 富适扣铁路器材(浙江)有限公司 一种晶须增强疏水性尼龙66复合材料及制备方法
CN111118606B (zh) * 2019-12-31 2021-12-21 浙江环耀环境建设有限公司 一种利用骨明胶废水制备硫酸钙晶须的方法
CN111286787A (zh) * 2020-02-27 2020-06-16 武汉工程大学 一种硫磷混酸法制备石膏晶须的方法
CN111286788A (zh) * 2020-02-27 2020-06-16 武汉工程大学 一种磷石膏水热法制备硫酸钙晶须的方法
CN111454495A (zh) * 2020-05-13 2020-07-28 王智辉 一种回收橡胶鞋底制备的复合材料及其制备方法
CN112030222A (zh) * 2020-08-31 2020-12-04 神华准能资源综合开发有限公司 一种利用除钙树脂洗脱液制备硫酸钙晶须的方法
CN115677382B (zh) * 2022-11-03 2023-08-11 中建三局科创产业发展有限公司 一种用于3d打印混凝土的界面增强剂

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3822340A (en) * 1972-03-27 1974-07-02 Franklin Key Calcium sulfate whisker fibers and the method for the manufacture thereof
US4029512A (en) * 1974-08-05 1977-06-14 Johns-Manville Corporation Method for the preparation of fibrous insoluble calcium sulfate anhydrite
US4152408A (en) * 1977-11-25 1979-05-01 Certain-Teed Corporation Fibrous calcium sulfate
GB2011363A (en) * 1977-12-29 1979-07-11 Idemitsu Kosan Co Production of calcium sulfate
GB2031972A (en) * 1978-09-13 1980-04-30 Shiraishi Kogyo Kaisha Ltd Filled paper
US4722866A (en) * 1985-04-09 1988-02-02 Georgia-Pacific Corporation Fire resistant gypsum board
US4818287A (en) * 1982-05-19 1989-04-04 Georgia-Pacific Corporation Fiber reinforced plaster molds for metal casting
US5438086A (en) * 1993-08-30 1995-08-01 Stevenson; Donald R. Hydrolytically stable pentaerythritol diphosphites
WO1999048775A1 (en) * 1998-03-20 1999-09-30 Fort James Corporation Disposable, microwaveable containers and process for their manufacture
CN1598083A (zh) * 2004-08-20 2005-03-23 东北大学 硫酸钙晶须的制备方法
CN1784357A (zh) * 2003-03-20 2006-06-07 G.B.科技有限公司 基于硫酸钙的组合物及其制造方法
CN102119126A (zh) * 2008-08-11 2011-07-06 凯米罗总公司 石膏-纤维复合产品和含有它的纸张
CN102912445A (zh) * 2012-10-22 2013-02-06 浙江天蓝环保技术股份有限公司 一种利用半干法脱硫灰和废酸制备石膏晶须的工艺及装置

Family Cites Families (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE261365C (zh) *
US3961105A (en) 1972-03-27 1976-06-01 Certain-Teed Products Corporation Method for the manufacture of coated calcium sulfate whisker fibers
US3977890A (en) 1972-08-16 1976-08-31 Johns-Manville Corporation Method for the preparation of fibrous calcium sulfate hemihydrate
US3915927A (en) * 1974-04-22 1975-10-28 Johns Manville Method for the preparation of fibrous soluble calcium sulfate anhydrite
JPS5128117A (ja) * 1974-09-04 1976-03-09 Mitsui Toatsu Chemicals Kyokasoseibutsu
GB1547422A (en) * 1975-03-31 1979-06-20 Japan Government Manufacture of gypsum
DE2844266C2 (de) 1978-10-11 1984-10-31 Giulini Chemie Gmbh, 6700 Ludwigshafen Hartgips, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
US4664707A (en) 1985-04-09 1987-05-12 Georgia-Pacific Corporation Fire resistant gypsum composition
EP0416089A4 (en) * 1989-03-16 1991-08-07 United States Gypsum Company Process and apparatus for producing calcium sulfate microfibers
US5288806A (en) 1992-09-22 1994-02-22 Exxon Chemical Patents Inc. Thermoplastic olefins with low viscosity
JP3660123B2 (ja) 1997-06-30 2005-06-15 Ｎｔｎ株式会社 耐圧摺動性四フッ化エチレン樹脂組成物
EP1013711B1 (en) * 1997-08-28 2004-11-10 Mitsui Chemicals, Inc. Thermoplastic olefin elastomer composition
US6211501B1 (en) 1998-03-20 2001-04-03 Fort James Corporation Thermoformed polypropylene mineral-filled microwaveable containers having food contact compatible olfactory properties and process for their manufacture
US6508895B2 (en) 1998-09-09 2003-01-21 United States Gypsum Co Method of producing gypsum/fiber board
US6699426B1 (en) 1999-06-15 2004-03-02 National Gypsum Properties, Llc. Gypsum wallboard core, and method and apparatus for making the same
US6241815B1 (en) * 1999-08-10 2001-06-05 United States Gypsum Company Gypsum-cement system for construction materials
US6652825B2 (en) 2001-05-01 2003-11-25 National Gypsum Properties Llc Method of producing calcium sulfate alpha-hemihydrate
US20050124753A1 (en) 2002-04-26 2005-06-09 Mitsubishi Chemical Corporation Polypropylene type aqueous dispersion, polypropylene type composite aqueous emulsion composition and its use
US6964704B2 (en) 2003-03-20 2005-11-15 G.B. Technologies, Llc Calcium sulphate-based composition and methods of making same
JP4297723B2 (ja) 2003-04-30 2009-07-15 住友ゴム工業株式会社 原料石膏の乾燥方法
CN1296422C (zh) 2003-10-29 2007-01-24 中国科学院化学研究所 无机晶须增强聚烯烃复合材料的原位填充聚合制备方法
US7273579B2 (en) * 2004-01-28 2007-09-25 United States Gypsum Company Process for production of gypsum/fiber board
US20050263925A1 (en) 2004-05-27 2005-12-01 Heseltine Robert W Fire-resistant gypsum
CN100500567C (zh) 2004-12-22 2009-06-17 上海东升新材料有限公司 一种石膏晶须的制备方法
SG123780A1 (en) 2005-01-07 2006-07-26 Sumitomo Chemical Co Polypropylene resin composition and formed article
US7824490B2 (en) * 2006-12-20 2010-11-02 The Nugyp Corp. Calcium sulfate hemihydrate treatment process
US7556791B2 (en) * 2006-12-20 2009-07-07 United States Gypsum Company Gypsum anhydrite fillers and process for making same
CN100451182C (zh) 2007-01-23 2009-01-14 东北大学 一种非金属材料硫酸钙晶须的制备方法
US7700066B1 (en) 2008-10-03 2010-04-20 Taipei Medical University Process for preparing alpha calcium sulfate hemihydrate
CN101550585B (zh) * 2009-04-16 2011-10-05 北京矿冶研究总院 一种脱水硫酸钙晶须的制备方法
CN101608104B (zh) 2009-07-21 2010-08-11 上海工程技术大学 无机晶须改性sbs嵌段共聚物胶粘剂及其制备方法
CN101671848B (zh) 2009-09-28 2011-10-26 清华大学 一种高长径比无水硫酸钙晶须的制备方法
CN101717999B (zh) 2009-11-26 2012-01-25 西南科技大学 一种晶种醇热法制备硫酸钙晶须的方法
CN102115586B (zh) 2011-04-15 2012-03-21 刘立文 一种硫酸钙晶须改性聚碳酸酯复合材料及其制备工艺
CN102234394B (zh) 2011-04-18 2013-01-23 刘立文 一种硫酸钙晶须改性聚丙烯复合材料及其制备方法
CN102241853B (zh) 2011-04-18 2012-10-24 刘立文 一种钙晶须改性聚乙烯复合材料及其制备方法
CN102234390B (zh) 2011-04-18 2012-07-11 刘立文 一种硫酸钙晶须改性低密度聚乙烯复合材料及其制备方法
CN102234401B (zh) 2011-04-19 2012-09-05 刘立文 一种硫酸钙晶须改性聚苯乙烯复合材料及其制备方法
CN102311603B (zh) 2011-04-27 2013-05-29 刘立文 一种硫酸钙晶须改性聚甲基丙烯酸甲酯及其制备工艺
CN102134389B (zh) 2011-05-04 2012-05-23 刘立文 一种硫酸钙晶须改性聚氨酯复合材料及其制备工艺
CN102134361B (zh) 2011-05-04 2012-06-20 刘立文 一种硫酸钙晶须改性聚乙烯醇复合材料及其制备工艺
CN102140236B (zh) 2011-05-10 2012-12-26 刘立文 一种硫酸钙晶须改性聚酯复合材料及其制备工艺
CN102153807B (zh) 2011-05-10 2012-11-28 刘立文 一种硫酸钙晶须改性乙烯-乙烯醇共聚物及其制备工艺
CN102219954B (zh) 2011-05-20 2013-08-14 刘立文 一种硫酸钙改性乙烯-醋酸乙烯共聚物及其制备方法
CN102503336A (zh) * 2011-11-01 2012-06-20 赤壁人和建材有限公司 复合料保温防火吸音生态石膏板
CN102504409A (zh) 2011-11-04 2012-06-20 上海大学 一种利用硫酸钙晶须增强聚丙烯的方法
CN102534773B (zh) 2012-02-02 2015-04-08 四川万润非金属矿物材料有限公司 高补强性改性无水硫酸钙晶须的生产方法
CN102965721B (zh) * 2012-11-13 2015-06-17 沈阳化工大学 一种低成本制备硫酸钙晶须的方法
CN103014869B (zh) * 2012-12-28 2015-07-22 清华大学 一种超细高长径比无水硫酸钙晶须的可控制备方法
WO2015085133A1 (en) * 2013-12-06 2015-06-11 Georgia-Pacific Gypsum Llc Calcium sulfate crystals and methods for making the same
WO2015085236A1 (en) * 2013-12-06 2015-06-11 Flint Hills Resources, Lp Gypsum composite modifiers
CA2940862C (en) * 2014-02-27 2023-05-09 Georgia-Pacific Gypsum Llc Fiber-reinforced coated mats and mat-faced panels and methods
US20160122197A1 (en) 2014-11-03 2016-05-05 Georgia-Pacific Gypsum Llc Microwave heating for gypsum manufacturing processes

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3822340A (en) * 1972-03-27 1974-07-02 Franklin Key Calcium sulfate whisker fibers and the method for the manufacture thereof
US4029512A (en) * 1974-08-05 1977-06-14 Johns-Manville Corporation Method for the preparation of fibrous insoluble calcium sulfate anhydrite
US4152408A (en) * 1977-11-25 1979-05-01 Certain-Teed Corporation Fibrous calcium sulfate
GB2011363A (en) * 1977-12-29 1979-07-11 Idemitsu Kosan Co Production of calcium sulfate
GB2031972A (en) * 1978-09-13 1980-04-30 Shiraishi Kogyo Kaisha Ltd Filled paper
US4818287A (en) * 1982-05-19 1989-04-04 Georgia-Pacific Corporation Fiber reinforced plaster molds for metal casting
US4722866A (en) * 1985-04-09 1988-02-02 Georgia-Pacific Corporation Fire resistant gypsum board
US5438086A (en) * 1993-08-30 1995-08-01 Stevenson; Donald R. Hydrolytically stable pentaerythritol diphosphites
WO1999048775A1 (en) * 1998-03-20 1999-09-30 Fort James Corporation Disposable, microwaveable containers and process for their manufacture
CN1784357A (zh) * 2003-03-20 2006-06-07 G.B.科技有限公司 基于硫酸钙的组合物及其制造方法
CN1598083A (zh) * 2004-08-20 2005-03-23 东北大学 硫酸钙晶须的制备方法
CN102119126A (zh) * 2008-08-11 2011-07-06 凯米罗总公司 石膏-纤维复合产品和含有它的纸张
CN102912445A (zh) * 2012-10-22 2013-02-06 浙江天蓝环保技术股份有限公司 一种利用半干法脱硫灰和废酸制备石膏晶须的工艺及装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
硫酸钙晶须制备工艺及应用研究;吴学东等;《当代化工》;20120128;第41卷(第1期);75-77 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20150158997A1 (en) 2015-06-11
WO2015085133A1 (en) 2015-06-11
US20150158735A1 (en) 2015-06-11
CN106061919A (zh) 2016-10-26
WO2015085139A1 (en) 2015-06-11
CN105874013A (zh) 2016-08-17
US10280288B2 (en) 2019-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105874013B (zh) 硫酸钙晶体及其制造方法
AU2021200487B2 (en) Compositions and methods for providing increased strength in ceiling, flooring, and building products
WO2012013349A2 (de) Kugelförmige, amorphe calciumcarbonat-teilchen
US20160122197A1 (en) Microwave heating for gypsum manufacturing processes
JP7361147B2 (ja) 強度の上昇した天井、床材、および建材製品を提供するための組成物および方法
KR101271605B1 (ko) 제지 슬러지 소각 비산재를 사용한 침강성탄산칼슘(ｐｃｃ)의 합성 및 폐지 적용을 통한 광학적 특성 향상 방법
CN109796630B (zh) 一种塑料制品用二次改性轻质碳酸钙的制备方法
JP2023018818A (ja) 炭酸カルシウム粒子群、樹脂組成物、及び炭酸カルシウム粒子群の製造方法
CN105948093A (zh) 一种以静态磁场控制固硫用纳米碳酸钙粒径的工艺
CN101580253A (zh) 一种氢氧化铝生产方法
KR101076137B1 (ko) 인공골재의 제조방법 및 이로 제조된 인공골재
Ustinova Influence of the polymeric additives on the process of calcium sulfatedihydrate crystallization
KR20240144982A (ko) 무기질 분말
JPS60243156A (ja) 改質石こう針状結晶と合成樹脂との複合化組成物
KR20240144980A (ko) 무기질 분말
Kim et al. Processing of Mullite Whiskers from Kaolin
JP2006176361A (ja) リサイクルセメント及び窯業系建材
PL230451B1 (pl) Kompozyt polimerowo-mineralny oraz sposób jego wytwarzania

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200724

Termination date: 20211205