play_arrow درباره نانو سیلیکات کلسیم (CaSiO3)

نانو سیلیکات کلسیم یا نانو ولاستونیت (CaSiO₃)

نانو سیلیکات کلسیم یا نانو ولاستونیت در شکل خالص خود سفید رنگ است. ولاستونیت یک کانی مهم صنعتی و ارزشمند است که به رنگ های سفید، خاکستری و یا سبز کمرنگ تولید می شود. سیلیکات های کلسیم به ویژه نانو ولاستونیت در ساخت سرامیک های زیست فعال به کار می رود. ولاستونیت یک ماده معدنی متشکل از اکسید های کلسیم و سیلیکون می باشد.ولاستونیت در هنگام حل شدن در آب pH بالایی تولید می کند. دارای نقطه ذوب بالایی است و به عنوان پرکننده و تقویت کننده استفاده می شود که توانایی رقابت با میکا و تالک را دارد. ولاستونیت دارای چندین ویژگی فیزیکی است که آن را به یک کانی صنعتی پر کاربرد تبدیل می کند. ساختار کریستالی و خواص فیزیکی ولاستونیت در دمای بالا پایدار است و ولاستونیت را به عنوان جایگزینی برای آزبست در کاربرد های عایق حرارتی تبدیل می کند.

 

(ساختار مولکولی نانو پلی متا سیلیکات کلسیم)

   

(تصویر میکروسکوپی نانو پلی متا سیلیکات کلسیم)

واکنش پذیری ولاستونیت به شدت پایین است و تا حد زیادی بی اثر محسوب می شود. گرچه در اسید هیدروکلریک خیلی غلیظ حل می شود اما با سایر اجزای محصولات تولیدی در طول فرایند تولید و چه پس از آن واکنش نشان نمی دهد. مقدار مواد فرار(گاز) خارج شده در هنگام گرم شدن یک ماده تا دمای C° 1000 را Loss on Ignition یا افت آتش می گویند. افت آتش ولاستونیت تجاری بسیار پایین است و بین 5. 0 تا 2 درصد متغیر است. افت آتش پایین، باعث کاهش مشکلات گیر افتادن حباب گاز و پراکندگی گاز در حین پخت سرامیک می شود. همچنین هزینه و زمان پخت را کاهش می دهد.

هنگامی که نانو ولاستونیت با الیاف شیشه ترکیب شود؛ توان تقویتی، استحکام کششی، مقاومت خمشی و ضربه ای و دمای انحراف حرارتی آن را افزایش می دهد. امروزه جایگزین بالقوه برای خاک رس کلسینه شده است و بستر مواد معدنی مورد استفاده در ترموپلاستیک ها و رزین های مهندسی را فراهم می کند.

ولاستونیت در مقایسه با تالک در برابر خراشیدگی و ضربه در سرما و دمای اتاق مقاومت بهتری از خود نشان داده است. به طور کلی ولاستونیت جایگزین رایج تری به جای تالک در الیاف شیشه ای به عنوان پرکننده است. خواص ولاستونیت باعث شده است که برای تقویت پلی اتیلن و کاربرد هایی مانند پانل و بدنه خودرو، دستگیره ی در ها و لوازم خانگی مفید باشد. مقاومت در برابر خراش یکی دیگر از خواص مهم برای استفاده از ولاستونیت در خودرو سازی است.

امروزه بازار های پیشرو ی ولاستونیت پلاستیک و سرامیک و پس از آن ها صنعت رنگ و جایگزین های آزبست هستند.

   

پودر نانو پلی متا سیلیکات کلسیم

ویژگی های ظاهری نانو سیلیکات کلسیم

زمانی که ولاستونیت را خورد می کنیم به علت خواص برش منحصر به فردش به ذرات توری یا سوزنی می شکند. این ویژگی به اندازه نسبت طول به قطر ذرات آن بستگی

دارد. ولاستونیت از آنجایی که سوزنی شکل است محصولاتی مانند پلاستیک و لایه های رنگ را تقویت می کند.

روشنی و سفیدی ولاستونیت خالص، برای برخی صنایع مهم است. ولاستونیت % 85 تا % 90 استاندارد های بازتاب را کسب کرده است.

ولاستونیت به دلیل روشنی و سفید رنگ بودن تاثیر کمی در رنگ محصول دارد اما می توان از آن به عنوان رنگدانه سفید استفاده کرد.

فرآوری ولاستونیت

برای اینکه ولاستونیت در کاربرد های مختلف مفید باشد، لازم است متناسب با همان کارکرد فرآوری و سنتز شود. محصول نهایی فرآوری شده باید شامل %97 تا % 99 ولاستونیت خالص باشد. پس از حفاری، انفجار و خرد کردن جزئی در محل معدن، سنگ معدن را برای خرد کردن، غنی سازی و آسیاب بیشتر به کارخانه تولید منتقل می کنند.

   

سنگ ولاستونیت

کاربرد های نانو سیلیکات کلسیم (ولاستونیت)

استفاده اولیه از ولاستونیت، به عنوان سنگ تزئینی بود. رفته رفته کاربرد هایی در زمین شناسی پیدا کرد. ولاستونیت همچنین در ساخت چسب و مواد نسوز کاربرد دارد.

• در تحقیقات دانشگاهی

مثال1: پروژه کارشناسی ارشد رشته مهندسی زیست مواد با عنوان کاربرد ولاستونیت به عنوان ماده جایگزین بافت استخوان
استفاده از ولاستونیت (Volastonite) در زمینه مهندسی بافت استخوان و تحقیقات مرتبط با آن رو به افزایش است. این ماده سرامیکی به دلیل ویژگی‌های زیستی، شباهت به اجزای غیرآلی استخوان، پایداری حرارتی، و فعالیت بیولوژیکی، به عنوان مواد جایگزین استخوان در مهندسی بافت استخوان مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ویژگی‌های ولاستونیت شامل ناپایداری شیمیایی، عدم تأثیر سمی بر ارگانیسم ها، و خواص مکانیکی مثبت مانند استحکام خمشی و چقرمگی است که آنرا در علم زیست مواد منحصر به فرد و جذاب کرده است. این ماده به دلیل کاهش خوردگی و حفاظت از سطوح در محیط‌های زیست آلی، تحریک رشد بافت‌های سخت شده و رگ زایی، مورد استفاده در ترمیم استخوان و دیگر زمینه‌های پزشکی قرار می‌گیرد.
تحقیقات بر روی سنتز و تولید ولاستونیت مصنوعی به منظور افزایش کیفیت و جایگزینی مواد طبیعی، به ویژه در دهه 1970 آغاز شده است. بدلیل کاربردهای قابل توجه ولاستونیت توجه به توسعه روش‌های مصنوعی برای تهیه پودرهای ولاستونیت افزایش یافته است. شرکت کالاک با عرضه ولاستونیت با کیفیت به جامعه دانشگاهی و تحقیقاتی کشور و پیشبرد تحقیقات آنها کمک می نماید.

مثال2: پروژه پایان نامه ارشد رشته مهندسی عمران به عنوان افزودنی به سیمان ژئوپلیمری برای تثبیت خاک آلوده به فلزات سنگین 

مثال3: جهت ضد حریق کردن الیاف طبیعی (چوب)

مطالعات زیادی در سراسر جهان در مورد اثر نانو ولاستونیت بر چوب و محصولات کامپوزیت انجام شده است. خواص ضد حریق ولاستونیت زمانی که در چوب جامد و مواد کامپوزیت چوب استفاده می شود که خواص فیزیکی و مکانیکی کامپوزیت چوب پلاستیک با افزودن ولاستونیت بهبود یافته است. ولاستونیت پتانسیل بهبود خواص انتقال حرارت را دارد. افزایش نانو ولاستونیت باعث کاهش فضای خالی، رطوبت و افزایش چگالی کامپوزیت می شود. سیلیس موجود در نانو ولاستونیت یک ژل هیدرات سیلیکات کلسیم (Ca-Si-H) تشکیل می دهد که از نفوذ یون های کلر، سولفات ها و سایر مواد شیمیایی مضر به تخته ها جلوگیری می کند، دوام را افزایش می دهد، گرمای هیدراتاسیون، سرعت بخشیدن به گچ و استحکام مکانیکی را افزایش می دهد. با افزایش نانو ولاستونیت، پایداری ابعادی تخته گچی بهبود میابد. دلیل این مشاهدات می تواند به ویژگی آبگریز ولاستونیت مربوط باشد. نانو ولاستونیت به طور قابل توجهی خواص ضد حریق را در تخته گچی بهبود بخشید. رسانایی حرارتی بالای ولاستونیت باعث افزایش انتقال حرارت می شود که مقاومت در برابر آتش تخته های کامپوزیت را بهبود می بخشد. تخته های ساخته شده با 15 درصد باگاس و 10 درصد نانو ولاستونیت برای بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی تخته گچی توصیه می شود.

• پزشکی

ولاستونیت می تواند جایگزین جای خالی تومور های استخوانی غول پیکر شود. زمانی که تومور استخوانی را با استفاده از فرز پرسرعت و پرتو ی آرگون از استخوان جدا می کنند، جای خالی آن در استخوان را توسط ترکیبی از سیلیکات کلسیم و استخوان خود زاد و مواد دیگر پر می کنند. در دندان پزشکی برای ساخت سرامیک های زیست فعالی که در ساخت دندان و لمینیت به کار می رود نیز از نانو ولاستونیت استفاده می کنند.                                                                                                                      

• جایگزین آزبست

جایگزینی آزبست توسط ولاستونیت در تخته و پنل های عایق، رنگ، پلاستیک، کاشی های سقف و دستگاه های اصطکاک مانند ترمز و کلاچ از کاربرد های ولاستونیت است.

• کاشی و سرامیک

در سرامیک، ولاستونیت تاب خوردگی و ترک خوردگی را در هنگام پخت کاهش می دهد و در نهایت منجر به استحکام بیشتر می شود. متاسیلیکات کلسیم در تولید سرامیک های متخلل نیز بکار گرفته می شود.

در صنعت کاشی سازی در تولید لعاب کاشی، سرامیک وهمچنین لعاب چینی، ولاستونیت کاربرد دارد.

در تولید کاشی و سرامیک از سیلیکات کلسیم می توان به جای کربنات استفاده کرد. از مزایای آن: افزایش استحکام پخت، کاهش ضریب انبساط حرارتی، بهبود استحکام خام و خشک، و انقباض خشک ناچیز اشاره کرد. به عنوان مثال استفاده از ولاستونیت به جای کربنات در دمای 1020 درجه سانتی گراد انقباض پخت سرامیک را 0.3 درصد بهبود می بخشد.

• رنگسازی

به عنوان پر کننده و تقویت کننده استفاده می شود. همچنین سخت شدن و جذب کم روغن را در رنگ فراهم می کند.

• ریخته گری

تولید فولاد

• پوشش ها

ولاستونیت در پوشش های بافتی مانند گچ، مقاومت در برابر ترک، ایجاد روشنایی و یکدستی پوشش را فراهم می کند.

• پلاستیک سازی

تمام گرید های ولاستونیت در تولید پلاستیک از جمله نایلون، پلی استر ها و پلی یورتان ها استفاده می شود.

 

 

نانو ولاستونیت بسته بندی شده توسط کالاک

 

ارسال نمونه نانو ولاستونیت برای تحقیق در قالب پایان نامه دکتری دانشجویان دانشگاه تهران

با موضوع بررسی تاثیر سیلیکات های کلسیم بر روی سیمان، بتن

و مواد اولیه مورد استفاده در عمران

ارسال نمونه نانو ولاستونیت به شرکتی در اصفهان برای

بررسی تاثیر نانو ولاستونیت در کیفیت و بهبود خواص کود شیمیایی

ارسال نمونه نانو سیلیکات کلسیم برای شرکت کاشی و سرامیک سازی در نیشابور

برای استفاده به عنوان افزودنی و بهبود خواص فیزیکی کاشی وسرامیک 

تفاوت تولید سنتزی و معدنی سیلیکات کلسیم (CaSiO₃)

تولید سنتزی سیلیکات کلسیم (CaSiO₃) یا نانو ولاستونیت به معنای تولید این مواد به صورت مصنوعی و از طریق فرایندهای شیمیایی و فیزیکی است. در این روش، مواد اولیه با استفاده از تکنیک‌های خاص و فرایندهای کنترل شده به نانو ولاستونیت تبدیل می‌شوند.

اما تولید معدنی نانو ولاستونیت به معنای استخراج این ماده از منابع طبیعی مانند معادن است. در این روش، نانو ولاستونیت از خاک‌ها و سنگ‌ها استخراج شده و پس از پالایش و پردازش، به صورت نانوساختارها به دست می‌آید.

بنابراین، تفاوت اصلی بین تولید سنتزی و معدنی نانو ولاستونیت در روش تولید آن‌ها است: در حالی که تولید سنتزی این ماده به صورت مصنوعی صورت می‌گیرد، تولید معدنی آن از منابع طبیعی استخراج شده و پس از پردازش به نانوساختارها تبدیل می‌شود.