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硅灰石行业新闻

硅灰石的这些应用可能您有听说过吗

作者: tom123 时间:2022-07-06 11:15:21 阅读:112

硅灰石是一种天然存在的偏硅酸钙,由氧化钙和二氧化硅组成。它是一种呈针状的白色矿物;纵横比的范围为 3 到 20。它具有高熔点、高 pH 值 (9.9) 和 2.9 的比重,并且具有低吸湿性。它是一种与滑石和云母竞争的补强填料。它以百分之 40 (phr)的比例在聚丙烯中提供一些增强作用当 30 份硅灰石与 10 份玻璃纤维合使用时,增强性能会提高,从而提高抗拉强度抗弯强度。、冲击强度和热变形温度。硅灰石单独作为增强填料会降低冲击强度,其磨蚀性会导致加工设备磨损。

 

热塑性塑料和工程树脂

硅灰石是当今大量发展的主题,它可以替代用于热塑性塑料和工程树脂以及健康方面的煅烧粘土和其他矿物质。正在开发的新品级将在较小的粒度范围内具有更高的纵横比,其中矿物可以提供更高的弯曲模量和弯曲强度,同时热变形温度和尺寸稳定性也有所改善。对高纵横比牌号的研究还表明(与滑石粉相比)对划痕和损伤的抵抗力有所提高,弯曲模量保持不变,低温和室温冲击强度有所提高,并且结合线处的应力开裂减少。

总体而言,硅灰石已成为滑石粉或玻璃纤维的更常见填料替代品。它的特性使其可用于增强 PE,尤其是 PP,用于汽车面板和外壳、门把手和电器等应用。例如,根据主要硅灰石供应商 Nyco Minerals 的数据,对于用于硬质汽车装饰部件的 PP共聚物,在 PP 中添加 5%–10% 的硅灰石可提供与 15% 滑石填充 PP 相似的机械性能。在与 7.5-μm 20% 滑石填充的 PP 共聚物的头对头比较中,8-μm 20% 硅灰石填充等级的拉伸强度提高了约 30% ,弯曲强度提高了 20%,弯曲强度提高了 60 %模量,并且缺口悬臂梁冲击强度提高 60%。耐刮擦和耐擦伤性是汽车使用的另一个重要特性。一项研究表明,与含有相同润滑剂/改性剂的 20% 滑石 PP 相比,20% 硅灰石 PP,尤其是在含有润滑剂/改性剂添加剂时,划痕可见度要低得多。

据报道,作为部分玻璃纤维替代品,PP 中的 10% 硅灰石加 10% 短切玻璃纤维可提供与单独使用 20% 玻璃纤维相同的 HDT 和几乎相同的弯曲模量和拉伸强度(尽管它不能提供相同的悬臂梁式冲击强度) 20% 玻璃)。

与其他硅酸盐矿物产品一样,刚研磨的硅灰石颗粒表面会吸引羟基(来自水),从而阻止填料表面与非极性聚合物完全结合。然而,据说用基于硅烷的偶联剂对硅灰石颗粒进行表面处理可以改善分散和加工。它还提高了抗冲击性、表面光泽、尺寸稳定性和抗划伤性。据说硅烷偶联剂还可以减少填料处理中的粉尘,并增加填料在加工过程中的流动性和分散性

磷灰石/硅灰石支架

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基于硅酸钙的生物陶瓷已被广泛研究用于骨组织再生的潜在用途,因为它们与 HA 相比具有优越的生物活性,这是归因于硅的存在的特性,硅在诱导新骨形成的代谢事件中起重要作用(Ni等人,2006 年;Kunjalukkal Padmanabhan 等人,2013 年)。硅灰石(CaSiO 3 ) 陶瓷已被证明在 SBF 中浸泡后会在其表面形成羟基磷灰石 (HA) 层 ( De Aza et al., 1994; Siriphannon et al., 1999, 2002 ),并且它们是可生物降解的并且在体外体内都具有生物相容性(林等人,2005;De Aza 等人,1997 年,Sarmento 等人,2004 年)。出于这个原因,硅灰石已被广泛用作填充剂来制造具有优异机械性能和生物相容性的磷灰石-硅灰石 (AW) 复合材料(Encinas-Romero 等人,2010 年;Lin 等人,2011 年)。多孔 CaSiO 3和 AW 陶瓷已由一些研究人员通过各种技术制造,包括使用有机添加剂作为成孔剂(Lin 等人,2004 年)和聚氨酯泡沫复制技术(Ni 等人,2006 年;Wu 等人) ., 2008 年)。

体外降解

硅灰石的体外降解已在各种溶液中进行了评估,包括林格溶液 ( Ni et al., 2006 ) 和 SBF ( Wu et al., 2008 )。然而,这些研究的结果有些争议,因为Ni 等人的结果。(2006)表明在孵化的早期阶段体重减轻较多,随着潜伏期的增加而减慢,28天后达到6.3%。然而,其他研究表明,在 SBF 中浸泡 28 天后,具有大致相同孔隙率 (80%–90%) 的硅灰石支架的重量损失达到 30% ( Wu et al., 2008 ) . 不幸的是,对于“为什么相同的材料显然具有如此不同的生物降解率?”这个问题的可靠答案?是不可能的,因为生物降解取决于许多物理、化学和生物因素,这些因素在原始研究中没有考虑或报告,包括支架的结构数据(孔径分布,互连程度)和成分数据(晶体尺寸,晶体缺陷)。然而,孔隙率和晶体缺陷数量的增加,以及晶体和晶粒尺寸的减小,通常会增加生物降解的速率或程度(LeGeros 等人,1988 年)。

细胞生物学结果显示出同样的复杂行为。负载在硅灰石支架上的人骨衍生细胞 (HBDC)在体外相当降解(30% 体重减轻)在培养 1 天后显示有限的扩散。这一结果与装载在硅灰石支架上的成骨细胞样细胞形成对比,后者在体外几乎没有开始降解(重量减轻 6.3%),其中观察到 1 天后细胞扩散良好,与支架表面形成紧密接触。图 6.5)(Ni 等人,2006;Wu 等人,2008)。这种行为可归因于由于材料降解而释放的离子量。在第一种情况下,由于 CaSiO 在孵育过程中释放了过量的 Ca 和 Si 离子3降解导致高 pH 值,从而抑制细胞生长(Wu 等人,2008;el-Ghannam 等人,1997 )。另一方面,在第二种情况下,硅灰石支架的有限降解会产生富含钙和硅的环境,这可能是刺激细胞增殖和分化的原因(Ni 等,2006)。

因此,临床表明,AW-GC 可在 HA 不能充分使用的部位用作骨替代物。

微晶玻璃

微晶玻璃沉淀结晶磷灰石和 ß-硅灰石(CaO·SiO 2 ),在称为 Cerabone ® AW的 MgO-CaO-SiO 2 -P 2 O 5玻璃中,在活体的表面也形成了骨状磷灰石层,通过磷灰石层与骨骼结合。正如Kokubo (1993 1998 )所报道的,它具有比人类皮质骨更高的弯曲强度和比烧结羟基磷灰石更高的生物活性。临床上用作人工椎骨、椎间间隔物、髂骨间隔物、骨填充物等。图75展示了 Cerabone® AW,它取代了绵羊的椎骨并与周围的松质骨粘合。

 

生物可吸收陶瓷

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硅酸钙有多种形式,如硅灰石(CaSiO 3) 、假硅灰石(CaSiO 3)、褐煤(β-Ca 2 SiO 4)和橄榄石钙(γ-Ca 2 SiO 4)。87最初,硅灰石被研究为含有羟基磷灰石和氟磷灰石晶体的玻璃陶瓷的一部分。108但作者开始研究纯硅灰石109和硅灰石 - β-TCP 复合材料的合成和行为110此外,还研究了新的硅酸盐,如假硅灰石、111基于硅酸三钙 (Ca 3 SiO 5 ) 的水硬水泥、 112富硅 CaP 纳米复合材料、 113和 bredigite (Ca 7 MgSi 4 O 16 )。114, 115再吸收方面,Ni等人。109用细胞培养硅灰石,观察到培养基中的钙浓度接近5 mM,即大于2.4 mM,即血清中存在的浓度。116这些结果表明硅灰石是生物可溶的。假硅灰石也应如此,因为它比硅灰石更易溶解。87关于富含硅的 CaP 纳米复合材料,该化合物可以快速溶解在血清中的事实表明它也是生物可溶的。

 

 



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