Синтетический волластонит и материалы на его основе

Подробное описание проекта

Мировой объем потребления – 750 тыс. т. в год. Более трети – синтетический волластонит. Мировая потребность удовлетворяется на 40-45%. Производство β-волластонита (БВ)  началось в США в 40-х годах ХХ в. Теперь они производят около 300 тыс. т. в год. Значительная часть производимых нанопорошков экспортируется в страны Западной Европы и Японию. Вместе с тем, с 90-х годов ХХ в. начато производство синтетического БВ в Германии, Великобритании, Италии, Японии и КНР.

Ежегодный рост потребления нанопорошков около 10%. Вовлекаются все новые отрасли материаловедения и новой техники. В Японии изготавливают двигатели и кузова автомобилей.

Начиная с США, а теперь и во всех развитых странах материал используется в производстве специальной радиокерамики, изоляторов с низкими диэлектрическими потерями, стекла, фаянса, качественного фарфора, санитарных изделий, облицовочного кирпича, специальных цементов для керамики и абразивов. Также широко применим в качестве наполнителя в бумаге (финская бумага), резине и резинотехнических изделиях, изоляционных материалах, пластмассах (увеличивает прочность полиэтиленовой пленки на порядок), клейких веществах.

Важной областью использования БВ является лакокрасочная промышленность. Благодаря игольчатой форме, ярко-белому цвету и низкому поглощению масла зерен БВ наноразмерной величины, получаются высококачественные белые и яркие цветные краски (особенно в пастельных тонах).  БВ широко применим для изготовления специальных латексных красок, которые используются для нанесения отметок на проезжей части дорог. В г. Томске наносят зебры из баллонов, приготовленных в Финляндии.

Наноразмерный БВ все шире применяется в производстве термопластов – полипропилена, полистирола, поливинилхлорида, полиэтилена и изделий из них. Благодаря лучшим механическим, тепловым и электрическим свойствам по сравнению с асбестом, тальком дозы БВ увеличивают до 30%. Материал приобретает матовость, и используется для изготовления даже ответственных деталей станков и механизмов.

БВ улучшает свойства почти всех полимерных соединений: эластомеров, термопластов, термореактивных соединений, повышает прочность, термостойкость, снижая диэлектрические показатели и влагопоглощение.

В промышленности по производству пластических масс минерал применяется при изготовлении ответственных вулканизированных и термопластических (формованных и литых) резин, битумной и виниловой плитки для полов, виниловых, полиэфирных и эпоксидных смол, герметиков. Минерал уменьшает усадку, водопоглощение и улучшает стойкость к тепловому удару, вязкость. Здесь на его долю, как наполнителя, приходится до 50% объема.

Во Франции и Японии производят из нанопорошков БВ теплоизоляционные пеноматериалы даже сложной конфигурации с плотность около 0,03 – 0,3 г/ см3. Используют машины пенообразования, аналогичные для приготовления полиуретана.

Получены положительные результаты в асбестоцементной промышленности. БВ вместо асбеста и талька применим для изготовления предметов строительной фурнитуры, например строительного гонта, канализационных труб и т.п. При этом, чем мельче помол минерала, тем меньше его количество требуется для достижения повышенной прочности.
В производстве кирпича введение в формовочную шихту 15-20 % порошка БВ увеличивает прочность на сжатие кирпича в 2 раза (с 150 до 280-300 кг / см2), одновременно уменьшается усадка, водопоглощение в 1,5 раза при морозостойкости более 50 циклов.

Нами выполнены работы по получению нанопорошков БВ и изготовлению на его основе искусственных костей и зубных протезов. Результаты имеют правовую защиту. За рубежом  подобные исследования начались позже (Массачусетский технологический институт). Нами на опытно-заводских установках также было произведено около 10 тыс. м2 плиток БВ состава по двум технологиям (кристаллизация сверху и по технологии «гранулят»). В качестве облицовочного материала волластонитовые плиты дешевле импортных керамогранитов. Время кристаллизации в 100-200 раз короче. Значительное сокращение энергопотребления и удешевление процесса. Выход стабильной полиморфной модификации волластонита - 100%. Многофункциональность продукта охватывает более 30 отраслей хозяйства.

С помощью дезинтегратора Хинта получены нанопорошки, и проведены заводские исследования по модифицированию резин (кабельных и шинных), пластмасс, облицовочной керамики. Результаты отражены в актах  испытаний.

Английское общество керамистов заявило, что «если появится дешевая технология, то наступит эра волластонита». Сейчас на мировом рынке представлено 8 сортов. Стоимость синтетических нанопорошков – от 200-250 до 1000 USD за тонну, что в 2 раза ниже природного волластонита.

Сырьевые ресурсы Томской области неограниченные, включая месторождения известняка (Каменское, Сергиевское), кварцевых песков (Туганское и др.) и суглинков. Здесь же имеется развитая промышленная база, являющаяся потенциальным потребителем продукта. В первую очередь это предприятия строительной индустрии, кабельное, резинотехническое производство, пластмассы, дорожники. Предполагаемые потребление только в пределах Томской области – миллионы тонн БВ.

Степерь проработки проекта: ОТР/ОКР

Развитие проекта:

проведение испытаний

Наличие защиты результатов интеллектуальной деятельности

Категория

  1. Строительство