Сушка гипса, производство строительного гипса

Гипс — это сульфат кальция, который может существовать в различных гидратных стадиях. Существующая в природе гипсовая порода — это двуводный сульфат кальция (CaSO4 × 2Н2О). Не содержащая кристаллизационную воду, форма сульфата кальция называется ангидритом (CaSO4). В ходе геологических процессов оба этих минерала образовывались на больших пространствах и в больших количествах; они разрабатываются и находят техническое применение во всем мире. Кроме того, гипс и ангидрит получаются в больших количествах в качестве промышленного побочного продукта.

С давних времен гипс используется как строительный и поделочный материал. Это применение возможно благодаря хорошей способности к обезвоживанию (дегидратации) двуводного сульфата кальция — например, гипсовой породы. При этом химически присоединенная к СаSО4 вода удаляется частично или полностью (дегидратация, уравнение 1). Благодаря обратимому процессу связывания воды, предварительно обожженный — т.е. дегидратированный гипс при образовании кристаллической структуры приобретает большую или меньшую прочность (регидратация, уравнение 2).

Уравнение 1:

CaSO4×2Н2О + энергия ► CaSO4× 1/2 Н2О + 1 1/2 Н2О

CaSO4×2Н2О + энергия ► CaSO4 + 2Н2О

Гипсовый камень  ►  обожженный гипс

Уравнение 2:

CaSO4 × 1/2Н2О + 1 1/2 Н2О  ►  CaSO4 × 2Н2О + энергия

CaSO4 + 2Н2О ► CaSO4 × 2Н2О + энергия

Обожженный гипс   ►  затвердевший гипс

Предлагаем Вам использовать технологию изготовления отделочного гипса во вращающимся барабане с расширенной передней частью. В прямоточном режиме при температурах от 120 до 180 °С может производится от 30 до 600 т отделочного гипса (преимущественно р-полугидрата) в сутки, в зависимости от поставленных задач. Дополнительно для изготовления отделочного гипса предлагаем использовать дробильно-обжиговую установка, в которой сырой гипс измельчается, сушится и обжигается до получения отделочного гипса.

Конкурентные преимущества сушильных установок компании Сплайн

• Высокая влагонапряженность сушильных барабанов;
• Однородность и стабильность влажностных характеристик сухого материала на выходе 0,1-0,05% H₂O;
• Проверенная на практике технология;
• Использование надежных комплектующих известных фирм-производителей;
• Простота монтажа, для запуска в работу не требуется капитальных сооружений;
• Надежность работы, простота конструкции;
• Низкое потребление энергоресурсов;
• Прекрасное соотношение цены и качества.

Вся продукция сертифицирована и лицензирована, защищена патентами Российской Федерации. На оборудование получены сертификаты соответствия и разрешения на применениe.

Исследование системы КLa(SO4)2 — CaSO4 – тема научной статьи по химическим наукам читайте бесплатно текст научно-исследовательской работы в электронной библиотеке КиберЛенинка

УДК: 546.41.654.32

Тюльбенджян Г.С., Бушуев Н.Н. ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ KLa(SO4)2 — CaSO4

Тюльбенджян Гарик Саргисович, студент, кафедра общей и неорганической химии, факультет естественных наук;

Бушуев Николай Николаевич, д.т.н., профессор, кафедра общей и неорганической химии, факультет естественных наук, e-mail: [email protected];

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская площадь д. 9.

Методами рентгенофазового и дифференциального термогравиметрического анализа исследована система RLa(S04)2 — CaSO4. Установлено, что в данной системе не образуется промежуточных соединений или существование каких либо областей гомогенности на основе структур RLa(S04)2 или CaS04. Двойной сульфат калия и лантана ELa(S04)2 разлагается при температуре 905 0С с образованием двойного сульфата калия и лантана состава 7:3 K7La3(S04)8. Двойной сульфат K7La3(S04)8 имеет полиморфное превращение при температуре 9700 С и разлагается с образованием сульфата калия и оксида La203 при температуре 10600 С. Образующийся оксид лантана способствует температуры разложения сульфата кальция.

Ключевыеслова: сульфат кальция, двойной сульфат калия и лантана, термогравиметрия, рентгенофазовый анализ, фазовая диаграмма.

THE INVESTIGATION OF THE SYSTEM KLa(SO4>2 — CaSO4

Tiulbendzhian G.S., Bushuev N.N.

D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia

The system KLa(S04)2 — CaS04 was investigated by X-ray diffraction and differential thermogravimetric analysis. It is established that this system is not formed intermediate compounds or the existence of any homogeneity regions on the basis of structures RLa(S04)2 or CaS04. Double sulfate ofpotassium and lanthanum RLa(S04)2 decomposes at a temperature of 905 0С with the formation of double sulfate of potassium and lanthanum composition 7:3 K7La3(S04)8. Double sulfate K7La3(S04)8 has a polymorphic transformation at a temperature of9 700 C and decomposes with the formation ofpotassium sulfate and oxide La203 at a temperature of 10600 C. The resulting lanthanum oxide promotes the decomposition temperature of calcium sulfate.

Keywords: сalcium sulfate, double sulfate of potassium and lanthanum, thermogravimetric analysis, X-ray diffraction, phase diagram.

Известно, что в бинарных системах СаSO4 -NaLn(SO4)2, Ln = La, Се, N существуют достаточно широкие области гомогенности на основе структуры СаSO4 [1-5]. а3+ и Са2+ (1,02 А). Полученные результаты могут быть полезны при разработке технологии извлечения РЗЭ как из экстракционной фосфорной кислоты, так и при переработке фосфогипсовых отходов с получением строительного материала в виде оксида кальция или гидроксида кальция.

Список литературы

1. Бушуев Н.Н., Набиев А.Г., Классен П.В. Влияние примесей на кристаллизацию сульфата кальция в производстве экстракционной фосфорной кислоты. — Сер. Минеральные удобрения и серная кислота. — Москва: изд. НИИТЭХИМ, 1990. — 36 С.

2. Бушуев Н.Н. Физико-химическое исследование структурных особенностей сульфата кальция. — Сер. Минеральные удобрения и серная кислота. — Москва: изд. НИИТЭХИМ, 1990. — 31 С.

3. Бушуев Н.Н., Тавровская А.Я., Бабаев С.И., Егорова А.Н. Исследование системы NaLa(SO4)2 -CaSO4 // Журнал неорганической химии. — 1989. — Т. 34. № 3. — С. 179-183.

4. Бушуев Н.Н., Ефремов О.Н., Тавровская А.Я. Система NaCe(SO4)2 — CaSO4 // Журнал неорганической химии. — 1988. — Т. 33. № 3. — С. 743-746.

5. Бушуев Н.Н., Тавровская А.Я., Зайцев П.М. Система NaNd(SO4)2 — CaSO4 // Журнал неорганической химии. — 1988. — Т. 33. № 9. — С. 2420-2422.

6. Дегтярев П.А. Исследование двойных сульфатов редкоземельных элементов и калия: дис. кан. хим. наук. — М. 1977

7. Бушуев Н.Н., Зинин Д.С. Особенности термического разложения оксалатов кальция и РЗЭ // Журнал неорганической химии. — 2016. — Т.61. №2. -С. 173-179.

Отраслевой уровень caso4. 2h3o для разнообразного использования

Пытаюсь заполучить качество.  caso4. 2h3o решения от ведущих компаний? Alibaba.com дает вам возможность стать лидером отрасли. caso4. 2h3o от надежных и надежных компаний-производителей химических реагентов. Ищите любые файлы. caso4. 2h3o решения в соответствии с вашими предпочтениями и удобство покупки. 
caso4. 2h3o - очень важный химический раствор, который находит различное применение в жилых, коммерческих и промышленных целях. Чувствительные продукты всегда следует приобретать у проверенных продавцов, чтобы гарантировать оптимальные .. caso4. 2h3o, предлагаемые на Alibaba.com, соответствуют и превосходят установленные стандарты качества и безопасности в соответствии с действующими отраслевыми правилами. Независимо от того, что это за. caso4. 2h3o вы ищете, будь то производственный процесс, процесс очистки или любые другие реакции, вы найдете множество вариантов, соответствующих вашим потребностям. 
caso4. 2h3o, представленный на Alibaba.com, поставляется в упаковках различных размеров, веса и комбинаций. caso4. 2h3o можно использовать в водных процедурах, решениях для сельского хозяйства, производстве косметики процессы производства красителей и чистящих средств в зависимости от их комбинаций и чистоты. Большинство из них. caso4. 2h3o на 100% проверены и одобрены правительством, поэтому вы можете быть уверены в качестве и безопасности при их использовании в различных приложениях. 
Выберите из обширной линейки. caso4. 2h3o и купите тот, который соответствует вашим критериям поиска и бюджетным предпочтениям. Просто чтобы вы знали, все они законны, одобрены, и некоторые из них предлагают бесплатные образцы перед покупкой. Вы можете просмотреть Alibaba.com, чтобы найти лучшее. caso4. 2h3o и предложения, чтобы упростить выбор и покупку работ.

Что такое алебастр: свойства, применение, разновидности

Гипсовый камень поддается измельчению и температурной обработке при температуре около 180 градусов. По своим свойствам полученная смесь достаточно твердая. Период ее засыхания после разведения — всего 5 минут, в отличие от ряда других отделочных материалов.

Что такое алебастр

Применение
Свойства
Плюсы и минусы
Отличия от гипса
Выбор
Приготовление

После того как мы поняли, что такое алебастр, расскажем о применении. Материал разводят водой и он получается эластичным, что позволяет использовать его в строительных целях. За счет водонепроницаемости и отличных звукоизоляционных свойств смесь используется на разных этапах отделочных работ, для изготовления гипсокартона, выравнивания стен и других целей.

Даже при нанесении толстого слоя риск образования трещин сводится к минимуму. Легкий подвид гипса достаточно устойчив, поэтому область применения алебастра широкая.

Сферы применения материала

• Работа с косметическими дефектами. Подходит для устранения сколов и трещин на потолках, стенах, других поверхностях.
• Подготовка к финишному покрытию. Помимо помещений с нормальной влажностью смесь используют и в санузлах. Единственное условие — никакого контакта с водой и обработка финишной облицовкой.
• Для монтажа розеток и других электромонтажных работ. В результате удается надежно зафиксировать кабель и подрозетники.
• Интерьерная отделка. 

Эксперты выделяют несколько его ключевых особенностей.

• Подходит для обработки поверхностей с небольшими нагрузками.
• Ровно ложится с помощью шпателя.
• Затвердевание происходит без потери объема и усадки.
• Незначительный вес.
• Высокие звукоизоляционные свойства и водонепроницаемость.
• Главная польза — экологичность.

Технические характеристики

Прочность на изгиб и сжатие	2 мпа и 4 мпа
Количество потребляемой воды	На 1 кг смеси — в пределах с 0,7 литра
Период засыхания	Бывает три типа: А, Б, В, которые отличаются между собой временем схватывания — от 2 до 20 минут и затвердением — от 15 минут
Устойчивость к температурам	До 700 градусов без деформации
Природный цвет	Белоснежный оттенок, жемчужный, песочный, светло-розовый и другие виды. Зависит от породы и не отражается на качестве работы

Универсальный стройматериал обладает преимуществами и недостатками.

Преимущества

• Быстрое схватывание и засыхание.
• Огнестойкость, что позволяет применять его в жилых помещениях.
• Высокие показатели связывания.
• Относительно невысокая плотность для шумоизоляции.
• Поддержание микроклимата помещения за счет влагообмена.

Недостатки

• Особенные условия хранения.
• Возможность приготовления только небольших порций раствора. 

Чтобы определить, чем отличается алебастр от гипса, важно понять цель использования смеси и оценить ее характеристики. Приведем сравнительную таблицу.

Что лучше: алебастр или гипс, нужно выбирать в зависимости от задач.  Для устранения любых погрешностей на поверхностях, для электромонтажных работ и интерьерного оформления подойдет алебастровая субстанция. Она не предназначена для работы в помещениях с повышенной влажностью. Гипс медленнее застывает, поэтому его применяют для выполнения задач, где не нужно быстрое схватывание.

Существует несколько ключевых моментов, на которые обязательно нужно обратить внимание при выборе смеси.

• Условия хранения. На складах с повышенной влажностью материал может потерять свои свойства. Если не хотите рисковать при покупке, проверьте герметичность контейнеров, в которых хранятся мешки.
• Целостность упаковки.
• Надежность производителей, которые гарантируют стабильное качество. Не забудьте перед приготовлением ознакомиться с рекомендованными пропорциями разведения. Несмотря на стандарты СНиП, они могут отличаться в зависимости от специфики материала.

Добавляйте порошок в прохладную воду постепенно с тщательным перемешиванием. Поскольку материал быстро сохнет, готовьте раствор строго в нужном количестве. Для получения однородной консистенции можно использовать дрель, перфоратор или миксерную насадку. Главная задача — убрать все комки. Если наблюдается процесс затвердения до использования готового состава, лучше высыпьте его из ведра. Рекомендуемые пропорции прописывает производитель на упаковке.

Ориентировочные пропорции (смесь и вода):

• Для заливки формы — 1:1.
• Для заделки канав в бетоне — 2:1.
• Выравнивание — 3:5.

Правила замешивания для получения качественной консистенции

1. После приготовления раствора нельзя добавлять жидкость. 
2. Только сухой раствор добавляется в воду.
3. Не пытайтесь сохранить остатки раствора на следующий раз. Не жалейте и выбрасывайте.
4. При затвердении строительный алебастр незначительно увеличивается в объеме.
5. Лучшая тара для замешивания — резина. Металлическая посуда не применяется. Также в магазинах продаются специальные емкости для работы с гипсовыми растворами.

Что добавить в алебастр, чтобы он схватывался медленнее

Существует несколько методов, которые действительно могут влиять на время застывания стройматериала. По мнению специалистов, это народные методы, которые успели показать себя на практике.

• В приготовленную смесь нужно добавить 2% костного клея от веса раствора. Также могут подойти малярный и столярный клей.
• При разведении лимонной кислотой рецепт простой: 4-5 крупинок на полстакана раствора. В этом случае сложнее рассчитать, поскольку концентрация рассчитывается индивидуально под каждого производителя.
• Если вы решили использовать клей ПВА, здесь нужно быть аккуратными и протестировать его предварительно. Одни эксперты склоняются к мнению, что образовавшаяся пленка снижает прочность раствора, другие же считают, что таким образом реально увеличить жизнеспособность сульфата кальция в несколько раз.

Сульфат кальция — это

Сульфа́т ка́льция (CaSO₄) — неорганическое соединение, кальциевая соль серной кислоты.

Находится в природе в виде дигидрата CaSO₄ ∙ 2H₂O (гипс, селенит) и в безводном состоянии — ангидрит.

Безводный сульфат кальция — бесцветные кристаллы при нормальных условиях — с ромбической кристаллической решёткой, плотность 2,96 г/см³, температура плавления 1450 °C. При повышенных температурах (свыше 1200 °C) может существовать в виде стабильной кубической модификации или двух метастабильных α- и β-гексагональных модификаций. Очень медленно присоединяет воду, гидратируясь до кристаллогидрата с 1/2 или 2 молекулами воды на 1 молекулу сульфата, соответственно CaSO₄ · 0,5H₂О и CaSO₄ · 2H₂О. В воде растворим незначительно. Растворимость падает с повышением температуры: если при 20 °C она составляет 0,2036 г/100 г воды, то вблизи точки кипения воды (100 °C) снижается до 0,067 г сульфата на 100 г воды. Растворённый в природной воде сульфат кальция является одним из факторов, определяющих жёсткость воды.

В индустриальных масштабах добывают в составе природных минералов, например гипса, селенита или алебастра или получают синтетическим путём — сплавлением CaCl₂ с K₂SO₄.

В аналитической химии может быть получен воздействием серной кислоты на оксид, карбонат, оксалат или ацетат кальция.

Образуется в результате окисления сульфида кальция при нагреве до 700—800 °C по реакции CaS + 2O₂ = CaSO₄.

При повышении температуры, но не более чем до 180 °C двуводный сульфат кальция теряет часть воды, переходя в полуводный — так называемый «жжёный гипс», пригодный для дальнейшего применения как вяжущее вещество. При дальнейшем нагреве до 220 °C гипс полностью теряет воду, образуя безводный CaSO₄, который лишь при длительном хранении поглощает влагу и переходит в полугидрат. Если обжиг вести при температуре выше 220 °C, то получается безводный CaSO₄, который влагу уже не поглощает и не «схватывается» при смешивании с водой (это вещество нередко называют «мёртвый гипс»). При дальнейшем нагревании до 900—1200 °C можно получить «гидравлический гипс», который после охлаждения вновь обретает свойства связываться с водой. Первый способ частичной дегидратиции применяют в промышленных условиях для получения полугидрата сульфата кальция (жжёного гипса, алебастра) CaSO₄ ∙ 0,5H₂O, нагревая дигидрат примерно до 140 °C, уравнение реакции: CaSO₄ · 2H₂О = CaSO₄ · 0,5H₂О + 1,5H₂О. Значительные объёмы полученного таким путём алебастра используются в строительстве (из него изготавливают сухую штукатурку, плиты и панели для перегородок, гипсовые камни, архитектурные детали и др. ). Изделия из гипса характеризуются сравнительно небольшой плотностью, несгораемостью и относительно невысокой теплопроводностью. Свойство алебастра затвердевать при смешении с водой нашло применение и в медицине, и в искусстве. «Это свойство гипса широко используют в ортопедии, травматологии и хирургии для изготовления гипсовых повязок, обеспечивающих фиксацию отдельных частей тела. Отвердевание замешанного с водой гипса сопровождается небольшим увеличением объёма. Это позволяет проводить тонкое воспроизведение всех деталей лепной формы, что широко используют скульпторы и архитекторы.» [1] .

Регистрационный номер CAS:

• ангидрат 7778-18-9 [2] ;
• полугидрат 10034-76-1 [3] ;
• двугидрат 10101-41-4 [4] .

Применение

Искусственные кристаллы сульфата кальция, легированные марганцем или самарием, применяются как термолюминесцентный материал.

Безводный сульфат кальция в силу своих гигроскопичных свойств применяется как влагопоглотитель. Нередко с помощью специальных добавок ему в этом качестве придают дополнительные свойства. Так, осушитель Drierite, состоящий из ангидрата с добавкой хлорида кобальта, меняет свою изначально голубую окраску на розовую, что позволяет своевременно отследить момент исчерпания ресурса препарата.

Сульфат кальция может применяться в качестве коагулянта, например, при изготовлении тофу.

Источник:
http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/94813

Сульфат кальция

Сульфат кальция широко распространен в природе в виде дигидрата — гипса (селепит) СаSO₄∙2Н₂O и в безводном состоянии в виде ангидрита (карстонит, муриацит).

В питьевой воде сульфат кальция нередко содержится в растворенном состоянии и обусловливает поэтому постоянную или неустранимую жесткость воды (т. е. ту жесткость, которая не исчезает после кипячения). Однако растворимость сульфата кальция в воде все же невелика. При 18 °С она составляет 202 мг в 100 г воды и лишь незначительно изменяется с температурой. Кривая его растворимости имеет плоский максимум между 30 и 40 °С. Присутствие других сульфатов понижает растворимость СаSO₄, однако наличие в воде других солей, а также кислот, не исключая и серной кислоты, наоборот, довольно значительно повышает растворимость сульфата кальция. С серной кислотой СаSO₄ довольно легко образует растворимые в воде продукты присоединения, например СаSO₄∙Н₂SO₄ и СаSO₄∙3Н₂SO₄, которые были выделены в свободном состоянии. С сульфатами щелочных металлов СаSO₄ образует труднорастворимые двойные соли, встречающиеся также в природе, например глауберит Na₂SO₄∙СаSO₄ и сингенит К₂SO₄∙СаSO₄∙Н₂О.

Из водных растворов при температуре ниже 66 ºC сульфат кальция всегда кристаллизуется в виде дигидрата СаSO₄∙2Н₂O (гипс), образующего шестигранные моноклинные призмы удельного веса 2,32. Кристаллы гипса имеют заметную склонность к образованию двойников (в форме ласточкиного хвоста). Гипс распространен в природе в очень больших количествах; иногда встречаются большие, красивые, правильные кристаллы, а чаще — порода, состоящая из мелких и мельчайших кристаллов и имеющая волокнистое, зернистое или совершенно плотное строение. Гипсовые породы встречаются во всех геологических формациях, но главным образом они распространены в пермской формации или диасе, в триасе и четвертичной формации, иногда образуя мощные залегания и штоки. Гипс легко отличить, по его незначительной твердости (1,5-2) и прекрасно выраженной способности раскалываться (спайности). Подобно всем минералам, кристаллизующимся в моноклинной системе, он обладает двойным лучепреломлением. Разновидностями гипса являются мариенелос, или фрауенглас, и алебастр. Последний очень похож на белый мрамор, но вследствие незначительной теплопроводности не дает при прикосновении, подобно мрамору, ощущения холода. Чистый гипс бесцветен, или, если он представляет кристаллический агрегат, имеет болый цвет. Различные примеси иногда сообщают ему серую, желтоватую, коричневатую или красноватую, а иногда даже почти черную окраску.

При нагревании до 100 °С гипс отщепляет 3/4 своей кристаллизационной воды и переходит в метастабильный семигидрат (полугидрат) СаSO₄∙1/2Н2О. При обычной температуре последний снова поглощает воду с заметным разогреванием. Если его замесить с водой в виде жидкого теста, то он довольно скоро застывает, образуя твердую массу, состоящую из тонковолокнистых, переплетенных между собой кристаллов гипса. На этом свойстве основано применение гипса в строительном деле, а также при изготовлении скульптур (для отливок). Применяемый в этих случаях жженый гипс («штукатурный») обычно содержит еще меньше воды, чем полугидрат; однако он не должен быть полностью обезвожен. Если гипс настолько сильно обжечь, что он отдаст всю воду, то он теряет способность в дальнейшем «схватываться», т. е. присоединять воду. Таной гипс называют «пережженым». Природный безводный сульфат кальция — ангидрит — также не способен «схватываться». Однако при очень длительном выдерживании в присутствии воды ангидрит все-таки переходит в гипс. Значительная часть встречающегося в природе гипса образовалась таким путем. Иногда, наоборот, природный ангидрит образуется из гипса. Из подлых растворов ангидрит кристаллизуется при температуре выше 66 ºС. Однако если раствор содержит одновременно и другие соли, то ангидрит может выделяться и при значительно более низких температурах. Так, из раствора, который одновременно насыщеп хлористым натрием, сульфат кальция выделяется в виде ацгидрита уже выше 30 °С. Кроме ангидрита, существует еще одна модификация безводного сульфата кальция. Она растворима лучше, чем ангидрит, и поэтому неустойчива.

Природный ангидрит встречается в виде прослоек в залежах каменной соли, а иногда составляет промежуточный слой между залежами каменной соли и калийных солей. Он чрезвычайно распространен и встречается почти в каждой геологической формации, большей частью в смеси с гипсом, который образовался из него. Ангидрит кристаллизуется в ромбической системе, хорошо раскалывается, однако не в такой степени, как гипс. Он превосходит гипс по твердости (3-3,5) и плотности. Его удельный вес равен 2,8-3. В чистом состоянии он бесцветен, однако нередко бывает окрашен примесями в синеватый, синевато-серый и другие цвета.

Если гипс или ангидрит нагреть выше 1000 °С, то они начинают выделять трехокись серы. Получающийся продукт (твердый раствор СаО в СаSO₄) отличается способностью поглощать воду; при замешивании с небольшим количеством воды он скорее, чем раствор из извести и песка, образует очень твердую, плотную массу, устойчивую к выветриванию. На этом свойстве основано использование гипса, обожженного при высоких температурах (1300 °C), для изготовления цементирующих растворов (гипс для строительных растворов, гипс для затирки каменных полов) которые были известны еще древним египтянам. Кроме того, «штукатурный гипс» широко применяют для изготовления форм для керамических изделий, а именно для литья фарфора (для чего он осабенно удобен благодаря своей пористости). Тонко размолотый необожженный гипс служит добавкой к минеральным краскам (в обойном производстве и в бумажной промышленности).

Применение

Природный ангидрит применяют в производстве вяжущих материалов. Сульфат кальция применяют для изготовления фигур, слепков, как строительный материал (гипс) и в медицине (кальций). Из гипса изготавливают сухую штукатурку, плиты и панели для перегородок, гипсовые камни, архитектурные детали и др. Изделия из гипса характеризуются сравнительно небольшой плотностью, несгораемостью и относительно невысокой теплопроводностью. Алебастр при смешении с водой твердеет, образуя дигидрат и широко используется в строительстве. Это свойство гипса широко используют в ортопедии, травматологии и хирургии для изготовления гипсовых повязок, обеспечивающих фиксацию отдельных частей тела. Отвердевание замешанного с водой гипса сопровождается небольшим увеличением объема. Это позволяет проводить тонкое воспроизведение всех деталей лепной формы, что широко используют скульпторы и архитекторы.

Дополнительно

Находится в природе в виде дигидрата CaSO4 ∙ 2h3O (гипс, селенит) и в безводном состоянии — ангидрит.

Безводный сульфат кальция — бесцветные кристаллы, плотность 2,96 г/см³, температура плавления 1450 °C. Очень медленно присоединяет воду. В воде растворим незначительно. При повышении температуры до 220°C двуводный гипс полностью теряет воду, образуя безводный CaSO4, который лишь при длительном хранении поглощает влагу и переходит в полугидрат. Однако если обжиг вести при температуре вышЕ-220°C, то получается безводный CaSO4, который влагу уже не поглощает и не «схватывается» при затворении водой. В промышленных условиях также получают полугидрат сульфата кальция (алебастр)CaSO4 ∙ 0,5h3O путем нагревания дигидрата примерно до 140°C, по уравнению реакции: CaSO4·2h3О = CaSO4·0,5h3О + 1,5h3О.

Не нашли что искали? Вы можете оставить заявку, в форме обратной связи.

Источник:
http://himiya.gosstandart.info/slozhnye-veshchestva/soli/sulfat-kalciya/

Сульфат кальция (Е516)

Сульфат кальция на самом деле очень известное и широко распространенное вещество, наиболее известное в народе, как гипс. По достоинству вяжущие свойства этого продукта изначально оценили врачи, и только в прошлом столетии он нашел применение в пищевой промышленности, как пищевая добавка, маркируемая знаком Е516.

Как же используется сульфат кальция в изготовлении продуктов? Какие последствия влечет за собой его употребление? Где еще используется данная добавка? Все это можно узнать, прочитав следующую статью.

Свойства сульфата кальция и основные характеристики

К другим наименованиям такой пищевой добавки относятся: гипс, кальций сернокислый, ангидрит, селенит, Calcium sulfate, Е516. На французском языке его название звучит, как sulfate de calcium, а на немецком – calciumsulfat.

• Свойства сульфата кальция и основные характеристики
• Основные производители и стандартная упаковка сульфата кальция
• Применение в разных сферах
• Полезные и вредные свойства добавки Е516
• В заключение

Это вещество замечательным образом соединяет в себе свойства стабилизатора и эмульгатора. В природе также существует его аналог – серной кислоты кальциевая соль. В естественной среде сульфат кальция формируется из обезвоженных гипсовых отложений, содержится в гипсе и селените, как дигидрат. Жесткость водопроводной воды напрямую связана с концентрацией в ней сульфата калия.

В промышленных масштабах такую добавку получают путем сплавления сульфата калия с хлоридом кальция. В результате такой реакции выпадает осадок, который и является сульфатом кальция.

По внешнему виду это вещество более всего напоминает белый или слегка желтоватый кристаллический порошок горьковато-соленого вкуса и без запаха. Его химический состав включает в себя сернокислый кальций и различные примеси: фториды, селен и другие. Молекулярную формулу вещества можно обозначить в виде: CaSO4.

Этот пищевой эмульгатор практически не растворяется в воде и абсолютно не растворим в этиловом спирте. Однако обладает хорошей растворимостью в глицерине, кислой среде и солях аммония.

Данная пищевая добавка является влаговпитывающим веществом. Она способна поглощать до семи процентов воды от общей массы. Плавится при очень высоких температурах, гигроскопична.

Основные производители и стандартная упаковка сульфата кальция

В Российской Федерации такую добавку производит только одно предприятие, которое находится в Удмуртии в городе Глазов – Чепецкий механический завод.

Основными ведущими мировыми производителями сульфата кальция являются:

• компания Bassermann minerals GmbH & Co.KG, зарегистрированная в Германии;
• корпорация Dr. Paul Lohmann GmbH KG, также находящаяся в Германии;
• польская компания «Alwernia» Spółka Akcyjna.

Самым главным поставщиком данного вещества на мировой рынок является Китай. Эта прерогатива полностью принадлежит корпорации Foodchem International Corporation.

Наиболее приемлемыми стандартными упаковками для такого вещества считаются контейнеры «биг бэг» мягкие, полипропиленовые мешки, бумажные многослойные пакеты, картонно-навивные барабаны. Помимо этого, пищевая добавка Е516 предварительно герметично зашивается в полиэтиленовые пакеты.

Применение в разных сферах

Наиболее распространенными областями применения сульфата кальция являются пищевая отрасль, медицина и косметологическая промышленность.

В сфере приготовления продуктов питания эта пищевая добавка используется как самостоятельное вещество или в совокупности с другими эмульгаторами и стабилизаторами.

Высокая влаговпитывающая способность сульфата кальция обеспечивает ему широкое применение при сушке грибов и овощей, при изготовлении различных пряностей, молока, соусов и других изделий.

Такую пищевую добавку используют в различных целях:

• для улучшения структуры растительной ткани, большей сохранности полезных веществ, а также повышения термостойких свойств применяется для консервирования томатов;
• для регулирования кислотности в виноградном сусле применяют французские виноделы при изготовлении вин;
• для улучшения текстуры и качества сгустка используется для приготовления тофу, домашнего сыра и творога;
• для нормализации pH уровня в солодовом заторе при изготовлении пива;
• в качестве питательного вещества для различных микроорганизмов в производстве хлебопекарных дрожжей;
• для повышения пластичности теста и его эластичности, улучшения качества муки и защите ее от порчи применяется в изготовлении хлебобулочных изделий;
• для связывания компонентов при производстве замороженных продуктов из рыбы.

К тому же данное вещество часто применяется в диетологии в качестве заменителя соли.

В медицинской сфере сернокислый кальций используют для изготовления хирургических фиксирующих повязок. В недалеком прошлом это был единственный материал, который использовался для оттисков зубов в стоматологической практике.

Широко распространен сульфат кальция в косметологической промышленности. Его применяют в качестве одного из компонентов для приготовления альгинатных масок с морскими водорослями.

Вещество разводят в воде, наносят на лицо, а после снимают также, как и резиновую маску. Благодаря своим пластифицирующим свойствам сульфат кальция способствует быстрому застыванию такой маски.

При совмещении порошка сернокислого кальция с водой, получают вязкую гомогенную субстанцию, которую наносят на лицо и тело, получая так называемую питательную термическую маску.

После застывания полученная смесь имеет свойство нагреваться, что способствует лучшему раскрытию пор и ускорению проникновения необходимых веществ в клетки кожи. Можно найти данное вещество в декоративной косметике в качестве матирующего компонента, а также в скрабах, где он популярен как абразив.

Сульфат кальция считается повсеместно разрешенным продуктом, максимальная суточная доза его не регламентируется.

Полезные и вредные свойства добавки Е516

Пищевая добавка Е516 является легкоусвояемой и абсолютно безопасной для организма человека. Часто его применяют при нехватке кальция, для его скорейшего пополнения. Однако при этом следует учитывать, что кальций способен усваиваться только в компании с другими веществами – особенно с витамином D. Продукты питания содержат в себе небольшое количество такой добавки.

Сульфат кальция, полученный путем химического синтеза, может содержать в себе некоторое количество примесей, которые могут нанести организму вред, особенно принятые в завышенных дозировках.

Поэтому таким продуктом лучше не злоупотреблять. Тем более, что переизбыток кальция также небезопасен для здоровья человека, как и его нехватка. В итоге это может привести к гиперкальциемии, которая повлечет за собой негативные и неприятные последствия.

• Почему нельзя самостоятельно садиться на диету
• 21 совет, как не купить несвежий продукт
• Как сохранить свежесть овощей и фруктов: простые уловки
• Чем перебить тягу к сладкому: 7 неожиданных продуктов
• Ученые заявили, что молодость можно продлить

В заключение

Сульфат кальция является абсолютно безопасной пищевой добавкой для здоровья человека, а потому ее применение даже в пищевой отрасли одобрено и разрешено во всех странах мира.

Благодаря своим стабилизирующим и эмульгирующим, а также высоким влаговпитывающим свойствам, кальций сернокислый широко применяется в медицине и в косметологической промышленности.

Благодаря ему, можно значительно повысить уровень кальция в организме, однако использовать его необходимо только в совокупности с витаминами, потому что в чистом виде он не усваивается организмом человека.

Источник:
http://foodandhealth.ru/dobavki/sulfat-kalciya-e516/

Сульфат кальция

Сульфат кальция (кальциевая соль серной кислоты) – неорганическое соединение, представленное бесцветными или светло-желтыми кристаллами без четко выраженного запаха с ромбическим строением решетки. Вещество не растворяется в этаноле. Растворимость сульфата кальция в воде незначительна и она только падает с повышением ее температуры.

В природе содержание сульфата кальция определяет естественную жесткость воды.

В окружающей среде сульфат кальция представлен дигидратом (гипсом, селенитом). В безводном состоянии – минералом ангидритом, образующимся в осадочных толщах в результате естественного обезвоживания отложений гипса. Перед применением сырье очищается от посторонних примесей (стронция, силикатов) и прокаливается при температуре 110 градусов Цельсия, чтобы обеспечить освобождение гипса от воды. В итоге получается гемигидрат, который иначе называется «парижским пластырем».

Получение сульфата кальция в промышленных масштабах осуществляется с помощью добычи вещества, находящегося в составе природных минералов (селенита, гипса, алебастра).

Также получение сульфата кальция может происходить синтетическим путем – реакцией сплавления CaCl₂(хлористого кальция) с K₂SO₄ (сульфатом калия).

Химическая формула вещества – CaSO4.

Зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е516.

Применение сульфата кальция

Минерал, состоящий из дигидрата сульфата кальция (гипса) имеет длительную историю своего применения: первые упоминания относительно использования вещества датируются 1961 годом в области клинического применения. В те годы материал использовался при восстановлении различных повреждений кости туберкулезного и травматического происхождения. По сообщениям специалистов, сульфат кальция полностью резорбировался уже через пять недель.

Материал действительно обладает способностью к полному рассасыванию в естественных условиях, благодаря чему с успехом используется в стоматологии, имплантологии, ортопедии.

В пищевой индустрии сульфат кальция применяется в качестве добавки-эмульгатора (вещества, обеспечивающего создание эмульсий из других заведомо не смешивающихся жидкостей), отвердителя, осушителя, улучшителя хлеба и муки, коагулянта. Используется в производстве сыра тофу, пива, кондитерских изделий, биологически активных добавок, консервированных овощей, вина (для подкисления сусла). Зачастую сульфат кальция добавляют в пищевые продукты в качестве заменителя соли.

Помимо пищевой промышленности сульфат кальция используется в медицине, строительстве. Созданные искусственным образом кристаллы сернокислого кальция, легированные марганцем и самарием, применяются как термолюминесцентный материал.

Влияние на здоровье

По результатам многочисленных исследований и наблюдений пищевая добавка сульфат кальция был признан безвредным и разрешенным к употреблению, как в пищевых, так и в медицинских целях. Максимально допустимая норма потребления сульфата кальция также не установлена.

Источник:
http://www.neboleem.net/sulfat-kalcija.php

Сульфат кальция – удобрение, применяемое в различных отраслях

Удобрение, применяемое в различных отраслях

Сульфат кальция – это кальциевая соль серной кислоты, на вид – это бесцветные кристаллы. В природе встречается в виде дигидрата. Впервые его начали применять в 60-х годах прошлого века для восстановления костных повреждений. Имеет свойство полностью рассасываться через 5 недель. В соединении с водой сульфат кальция имеет свойство застывать.

Применяется в медицине (для гипсов), строительстве изготавливают сухую штукатурку, элементы декора. В пищевой промышленности – это добавка эмульгатор. Он улучшает качество мучных изделий, может служить подкислителем для сусла в виноделии.

В качестве удобрения широко используется и в сельском хозяйстве.

Известные факты, что почва – важный инструмент для работника сельского хозяйства. Азот является главным фактором урожая. Его действие зависит от наличия серы. Удобряя почву, мы не только подкармливаем растение, но и заботимся о плодородности почвы.

Нехватка серы в почве приводит к слабому урожаю, понижению сопротивления растений, понижает содержание жиров, простого сахара, вызывает концентрацию нитратов в растениях.

Сера влияет на состояние азота, увеличивает количество урожая, повышает устойчивость растений к болезням, а также устойчивость растений к засухе, жаре.

Кальций способствуют развитию, укрепляет и развивает корневую систему, повышает выносливость растений, активизирует энзимы, противодействует органическим кислотам.

Сульфат кальций удобрение обладает рядом полезных свойств:

• не окисляет почву;
• постепенно растворяется;
• легко усваивается;
• нейтрализует токсичный алюминий;
• улучшает физические свойства почвы;
• понижает уровень соли в почве.

Главной идеей удобрения почвы – оптимизировать этот процесс (ограничить в почве химические соединения), забота о ее состоянии, предотвращение истощения, экономное использование средств защиты.

Используют это удобрение перед посевной, его смешивают с почвой. В вегетационный период растения удобряют перед формированием стебля, зерновые культуры перед кущением. Озимые следует удобрять осенью, чтобы было время для его растворения. Возможно добавлять его в вегетационный период. Весеннее удобрение почвы осуществляют перед посевом и в период вегетации.

Хранить удобрение сульфат кальция нужно согласно инструкции по эксплуатации. На земле в поле лучше прикрывать пленкой. Хотя под воздействием влаги может взяться комками, а верхний слой взяться коркой, но от этого оно не потеряет своих химических свойств. Если храните не прикрытым, то лучше его перед использованием перемешать.

Источник:
http://topxlist.ru/sulfat-kaltsiya-udobrenie-primenyaemoe-v-razlichnyih-otraslyah/

Плотность гипса (CaSO4×2h3O), значение и примеры

Плотность гипса и другие его физические свойства

В пластах горных пород он может находиться в форме чешуйчатых, волокнистых или плотных мелкозернистых масс, бесцветных кристаллов или кристаллов белого цвета, которые иногда приобретают бурый, голубой, желтый или красный оттенков за счет наличия в составе гипса различного рода включений и примесей.

Выделяют несколько разновидностей гипса, самыми распространенными из которых являются селенит и алебастр. Они обладают характерным стеклянным или шелковистым блеском, способностью расщепляться на тонкие пластинки и моноклинной сингонией.

Гипс. Внешний вид.

Плотностью называется количество вещества, приходящееся в среднем на единичный объем тела. Это количество можно определять по-разному. Если речь идет о числе частиц, то говорят о плотности частиц. Эту величину обозначают буквой n. В СИ она измеряется в м^-3. Если имеется в виду масса вещества, то вводят плотность массы. Её обозначают через . В Си измеряется в кг/м³. Между > и n существует связь. Так, если тело состоит из частиц одного сорта, то

= m×n,

где m – масса одной частицы.

Плотность массы можно вычислить по формуле:

Для гипса принято указывать несколько значений плотности: реальную, технологическую, насыпную и условную, последнюю из которых определяют при помощи различных лабораторных методов. Значение условной плотности чаще всего в разы превышает реальную величину. При практическом использовании песка, пользуются величиной его насыпной плотности. Это связано с тем, что несмотря на факт уплотнения, утрамбования, увлажнения и прочих «строительных» операций, плотность гипса все равно не достигает истинной физической.

Таблица 1. Плотность гипса.

Примеры решения задач

О компании

АО «Камско-Устьинский гипсовый рудник» – гипсодобывающее предприятие с вековой историей, наше предприятие занимает 6 место в России среди аналогичных компаний. В добываемом гипсовом камне, довольно однородном и выдержанном по пластам, содержание CaSO4·2h3O составляет 90-95%, и по ГОСТ 4013-82 соответствует 2 сорту. В отличие от многих других гипсовых месторождений, Камско-Устьинское не имеет включений природных радионуклидов, относится к 1-му классу строительных материалов и может использоваться в строительстве и других областях без ограничений. Это значит, что добываемый здесь гипсовый камень абсолютно безвреден: не содержит железо и другие примеси, которые ухудшали бы качество гипса. В настоящее время предприятие динамично развивается, выполняет все принятые на себя обязательства по поставкам камня гипсового. Процесс производства на руднике соответствует требованиям международной системы менеджмента качества ГОСТ ISO 9001-2015.
Гипс является одним из самых востребованных на рынке строительных материалов России. Продукция Нашей компании поставляется на цементные и гипсоперерабатывающие заводы Приволжского, Уральского федеральных округов, Москвы и Московской области.
По вопросам приобретения строительного гипса различных марок, можете всегда обратиться к официальным партнерам в Приволжском федеральном округе – ООО «Аракчинский гипс». Контакты: www.argips.ru , +7 (843) 528-05-07  
Руководство компании
Органами управления АО «Камско-Устьинский гипсовый рудник» являются Общее собрание акционеров, Совет директоров, а также Генеральный директор (единоличный исполнительный орган).
Общее собрание акционеров 
Общее собрание акционеров является высшим органом управления АО «Камско-Устьинский гипсовый рудник», определяющим стратегию и основные направления развития компании.
Председатель Совета директоров  Абдуллин Ринат Медхатович
Генеральный директор  Гарафиев Зуфар Галимуллович
Коммерческий директор Семагин Евгений Владимирович
Финансовый директор Булатов Ленар Ильфарович

СУЛЬФАТ КАЛЬЦИЯ | CAMEO Chemicals

Химический лист данных

Химические идентификаторы |
Опасности |
Рекомендации по ответу |
Физические свойства |
Нормативная информация |
Альтернативные химические названия

Химические идентификаторы

В
Поля химического идентификатора
включать общие идентификационные номера,
NFPA алмаз
Знаки опасности Министерства транспорта США и общие
описание химического вещества. Информация в CAMEO Chemicals поступает
из множества
источники данных.

NFPA 704

данные недоступны

Общее описание

Белый порошок без запаха или бесцветное кристаллическое твердое вещество. Кристаллы иногда имеют синий, серый или красноватый оттенок или могут быть кирпично-красными. Плотность: 2,96 г / см3.

Опасности

Оповещения о реактивности

никто

Реакции воздуха и воды

Нет быстрой реакции с воздухом
Нет быстрой реакции с водой

Пожарная опасность

Нет доступной информации.

Опасность для здоровья

Пути воздействия: вдыхание, контакт с кожей и / или глазами

Симптомы: Раздражение глаз, кожи, верхних дыхательных путей; конъюнктивит; ринит, носовое кровотечение (носовое кровотечение)

Органы-мишени: глаза, кожа, дыхательная система (NIOSH, 2016)

Профиль реактивности

СУЛЬФАТ КАЛЬЦИЯ негорючий. Разлагается с образованием токсичных оксидов серы, но только при очень высокой температуре (> 1500 ° C). Обычно имеет низкую реакционную способность, но может действовать как окислитель: несовместим с диазометаном, алюминием и фосфором.Некоторые формы сульфата кальция реагируют с водой; другие нет. Нерастворимый ангидрит или обожженный гипс получают путем дегидратации дигидрата сульфата кальция (гипса) при высокой (> 600 ° C) температуре. При комнатной температуре нерастворимый ангидрит растворяется очень медленно (0,24 г на 100 г воды) и не впитывает влагу из воздуха. РАСТВОРИМЫЙ АНГИДРИТ, который получают нагреванием дигидрата сульфата кальция при температуре ниже 300 ° C, имеет высокое сродство к воде и используется в качестве осушителя.Растворимый ангидрит поглощает воду с образованием полугидрата сульфата кальция (гипс).

Принадлежит к следующей реактивной группе (группам)

Потенциально несовместимые абсорбенты

Информация отсутствует.

Ответные рекомендации

В
Поля рекомендаций ответа
включать расстояния изоляции и эвакуации, а также рекомендации по
пожаротушение, противопожарное реагирование, защитная одежда и первая помощь.В
информация в CAMEO Chemicals поступает из различных
источники данных.

Изоляция и эвакуация

Нет доступной информации.

Пожарная

Нет доступной информации.

Non-Fire Response

Нет доступной информации.

Защитная одежда

Кожа: Нет рекомендаций относительно необходимости использования средств индивидуальной защиты для тела.

Глаза: Нет рекомендаций относительно необходимости защиты глаз.

Промыть кожу: Нет рекомендаций относительно необходимости смывания вещества с кожи (немедленно или в конце рабочей смены).

Удалить: Нет рекомендаций относительно необходимости снимать намокшую или загрязненную одежду.

Изменение: Нет рекомендаций относительно необходимости для работника менять одежду после рабочей смены. (NIOSH, 2016)

Ткани для костюмов DuPont Tychem®

Нет доступной информации.

Первая помощь

Глаза: При попадании этого химического вещества в глаза немедленно промойте глаза большим количеством воды, иногда приподнимая нижнее и верхнее веко. Немедленно обратитесь за медицинской помощью. Контактные линзы нельзя носить при работе с этим химическим веществом.

Кожа: При попадании этого химического вещества на кожу промойте загрязненную кожу водой с мылом.

Дыхание: Если человек вдыхает большое количество этого химического вещества, немедленно выведите пострадавшего на свежий воздух.Другие меры обычно не нужны. (NIOSH, 2016)

Физические свойства

Точка воспламенения: данные недоступны

Нижний предел взрываемости (НПВ): данные недоступны

Верхний предел взрываемости (ВПВ): данные недоступны

Температура самовоспламенения: данные недоступны

Температура плавления:

2840 ° F

(Разлагается)

(NIOSH, 2016)

Давление газа:

0 мм рт.

(приблизительно)

(NIOSH, 2016)

Плотность пара (относительно воздуха): данные отсутствуют

Удельный вес:

2.96

(NIOSH, 2016)

Точка кипения:

Разлагается

(NIOSH, 2016)

Молекулярный вес:

136,1

(NIOSH, 2016)

Растворимость воды:

0,3%

(NIOSH, 2016)

Потенциал ионизации: данные недоступны

IDLH: данные недоступны

AEGL (рекомендуемые уровни острого воздействия)

Нет доступной информации AEGL.

ERPG (Руководство по планированию действий в чрезвычайных ситуациях)

Нет доступной информации по ERPG.

PAC (Критерии защитного действия)

Информация о PAC недоступна.

Нормативная информация

В
Поля нормативной информации
включать информацию из
Сводный список Раздела III Агентства по охране окружающей среды США
Списки,
химический объект Министерства внутренней безопасности США
Стандарты борьбы с терроризмом,
и Администрации США по охране труда
Стандартный список управления производственной безопасностью особо опасных химических веществ
(подробнее об этих
источники данных).

Сводный список списков Агентства по охране окружающей среды

Нет нормативной информации.

Стандарты по борьбе с терроризмом для химических объектов DHS (CFATS)

Нет нормативной информации.

Список стандартов управления безопасностью процессов (PSM) OSHA

Нет нормативной информации.

Альтернативные химические названия

В этом разделе представлен список альтернативных названий этого химического вещества,
включая торговые наименования и синонимы.

• A 30
• А 30 (СУЛЬФАТ)
• АНГИДРИТ
• БЕЗВОДНЫЙ СУЛЬФАТ КАЛЬЦИЯ
• ГИПС БЕЗВОДНЫЙ
• СУЛЬФАТ ИЗВЕСТИ БЕЗВОДНЫЙ
• ОСНОВНОЙ СУЛЬФАТ КАЛЬЦИЯ
• CA 5
• CA 5 (СУЛЬФАТ)
• КАЛЬЦИЕВАЯ СЕРНАЯ КИСЛОТА
• СУЛЬФАТ КАЛЬЦИЯ
• СУЛЬФАТ КАЛЬЦИЯ (1: 1)
• СУЛЬФАТ КАЛЬЦИЯ (CASO4)
• СУЛЬФАТ КАЛЬЦИЯ
• CAS 20
• CAS 20-4
• CRYSALBA
• Д 101А
• Д 101А (СУЛЬФАТ)
• ГИПС ТЕРМОГОГОРОДНЫЙ
• ДЕНКА СИГМА 1000
• ДРИЕРИТ
• ВОЛОКНО FRANKLIN H 45
• КАРСТЕНИТ
• МЮРИАЦИТ
• OPAREX 10
• OSTEOSET
• SSS-A
• СЕРНАЯ КИСЛОТА КАЛЬЦИЯ
• СЕРНАЯ КИСЛОТА КАЛЬЦИЯ (2+) СОЛЬ (1: 1)
• ТИОЛИТ

определение CaSO4 по The Free Dictionary

У других видов, например у свиней, pH мочи может быть подкислен добавлением сульфата кальция (CaSO4) в разных дозах, поскольку более высокая доза ответственна за большее подкисление (CANH et al.Отобранные пробы газа перед попаданием в газоанализатор пропускали через осушитель (CaSO4). Из этих исследуемых веществ: NaCl, KCl, глюкоза, сахароза, лимонная кислота, Nah3PO4, CaSO4, Cr (VI), NaIO4, CaCl2, CuCl2. , KI и MgCl2 показали более низкий отклик флуоресценции по сравнению с BH, в то время как SDS, изатин и FeCl2 оказали незначительное очевидное влияние на коэффициент восстановления флуоресценции (I-I0) / I0. Соли, которые обычно поступают из этих источников, включают NaCl, NaHCO3, Na2CO3 .10h3O, Na2SO4, K2SO4, CaCO3, CaCl2 и CaSO4; эти и многие другие соли сбрасываются в сточные воды.Терригенный источник вызывает элементы земной коры в результате эрозии почвы (Kubilay & Saydam, 1995; Guerzoni et al., 1999), которые в основном включают оксиды металлов ([Fe.sub.2] [O.sub.3]), алюмосиликаты (Si [O.sub.2], [Al.sub.2] [O.sub.3]) Глины, сульфат кальция (CaSO4) и хлорид натрия (NaCl) .Li, «Оптимизация трибологических свойств арамидного волокна и усов CaSO4. армированный неметаллический фрикционный материал с аналитическим процессом иерархии и методом организации ранжирования предпочтений для оценки обогащения, «Материалы и коррозия», т.Фойгт, «Кристаллизация и фазовая стабильность солей на основе CaSO4 и CaSO 4», Monatshefte fur Chemie, vol. Штукатурка состоит из сульфата кальция и воды с химической формулой CaSO4 x 2h3O. Джаякумар, кристаллы CaSO4, стабилизированные нано-фибрином. инъекционный хитиновый композитный гидрогель для усиленного ангиогенеза и остеогенеза, Carbohydr Polym, 140, 144-53 (2016). Натурализация глинистой смеси яичного белка проводилась путем нагревания, NaOH, h3SO4, воды, CaSO4.2h3O и их комбинаций. химически известный как дигидрат сульфата кальция (CaSO4.2h3O — это натуральный белый порошкообразный минерал, а также один из наиболее часто используемых материалов в стоматологической жизни.

Сульфат кальция, безводный — CAMEO

Описание

Белые кристаллы без запаха, минеральная форма которых называется ангидрит. Безводный сульфат кальция измельчается до бесцветного инертного пигмента, который часто используется в качестве наполнителя для бумаги. Он сильно гигроскопичен и также используется в качестве сушильного агента для твердых веществ, органических жидкостей и газов. Безводный сульфат кальция коммерчески продается под названием Drierite®.Его сушильная способность может восстанавливаться неограниченное количество раз.

Синонимы и родственные термины

ангидрит; карстенит; муриакит; безводный сульфат извести; безводный гипс; Дриерит

Раман

Химическая структура

Другая недвижимость

Слабо растворим в воде.

Опасности и безопасность

Mallinckrodt Baker: паспорт безопасности

Источники, проверенные на наличие данных в записи

• Ричард С. Льюис, Краткий химический словарь Хоули , Ван Ностранд Рейнхольд, Нью-Йорк, 10-е изд., 1993

• The Merck Index , Martha Windholz (ed.), Merck Research Labs, Rahway NJ, 10-е издание, 1983

• RJ Gettens, GL Stout, Painting Materials, A Short Encyclopaedia , Dover Publications, New York, 1966 Комментарий: плотность = 2,93 исх. индекс = 1,570; 1,614; 1,575

• Дж. С. Брэди, Справочник по материалам , McGraw-Hill Book Co., Нью-Йорк, 1971

• К. В. Честерман, К. Э. Лоу, Справочник Общества Одубона по североамериканским породам и минералам , Альфред А.Кнопф, Нью-Йорк, 1979

Сульфат кальция | AMERICAN ELEMENTS ®

РАЗДЕЛ 1. ИДЕНТИФИКАЦИЯ

Название продукта: Сульфат кальция

Номер продукта: Все применимые коды продуктов American Elements, например CA-SAT-02-P.AHYD
, CA-SAT-03-P.AHYD
, CA-SAT-04-P.AHYD
, CA-SAT-018-P.AHYD

Номер CAS: 7778-18-9

Соответствующие установленные области применения вещества: Научные исследования и разработки

Информация о поставщике:
American Elements
10884 Weyburn Пр.
Лос-Анджелес, Калифорния

Тел .: +1 310-208-0551
Факс: +1 310-208-0351

Телефон экстренной связи:
Внутренний номер, Северная Америка: +1 800-424-9300
Международный: +1 703-527-3887

РАЗДЕЛ 2. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ОПАСНОСТЕЙ

Классификация вещества или смеси в соответствии с 29 CFR 1910 (OSHA HCS)
GHS07
Skin Irrit. 2 h415 Вызывает раздражение кожи.
Eye Irrit. 2A h419 Вызывает серьезное раздражение глаз.
Опасности, не классифицированные иным образом
Данные отсутствуют
Элементы маркировки GHS
Элементы маркировки GHS, включая меры предосторожности
Пиктограммы опасности

GHS07
Сигнальное слово
Предупреждение
Краткие сведения об опасности
h415 Вызывает раздражение кожи.
h419 Вызывает серьезное раздражение глаз.
Меры предосторожности
P280 Пользоваться защитными перчатками / защитной одеждой / средствами защиты глаз / лица.
P305 + P351 + P338 ПРИ ПОПАДАНИИ В ГЛАЗА: осторожно промыть глаза водой в течение нескольких минут. Снимите контактные линзы, если они есть и это легко сделать. Продолжайте полоскание.
P362 Снять загрязненную одежду.
P321 Специальные меры (см. На этой этикетке).
P332 + P313 При раздражении кожи: обратиться к врачу.
P337 + P313 Если раздражение глаз не проходит: обратиться к врачу.
Классификация WHMIS
D2B — Токсичный материал, вызывающий другие токсические эффекты
Система классификации
Рейтинги HMIS (шкала 0-4)
(Система идентификации опасных материалов)
ЗДОРОВЬЕ
ПОЖАР
РЕАКТИВНОСТЬ
1
0
1
Здоровье (острые эффекты) = 1
Воспламеняемость = 0
Физическая опасность = 1
Другие опасности
Результаты оценки PBT и vPvB
PBT:
НЕТ
vPvB:
НЕТ

РАЗДЕЛ 3. СОСТАВ / ИНФОРМАЦИЯ ОБ ИНГРЕДИЕНТАХ

Вещества Нет./ Название вещества:
7778-18-9 Сульфат кальция
Идентификационный номер (а):
Номер ЕС:
231-900-3

РАЗДЕЛ 4. МЕРЫ ПЕРВОЙ ПОМОЩИ

Описание мер первой помощи
При вдыхании:
Обеспечьте пациента свежим воздухом. Если не дышит, сделайте искусственное дыхание. Держите пациента в тепле.
Немедленно обратитесь за медицинской помощью.
При попадании на кожу:
Немедленно промыть водой с мылом; тщательно промыть.
Немедленно обратитесь за медицинской помощью.
При попадании в глаза:
Промыть открытый глаз под проточной водой в течение нескольких минут. Проконсультируйтесь с врачом.
При проглатывании:
Обратитесь за медицинской помощью.
Информация для врача
Наиболее важные симптомы и воздействия, как острые, так и замедленные
Данные отсутствуют
Указание на необходимость немедленной медицинской помощи и специального лечения
Данные отсутствуют

РАЗДЕЛ 5. МЕРЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ

Средства пожаротушения
Подходящие средства пожаротушения
Продукт не горюч.Примите меры пожаротушения, соответствующие окружающему огню.
Особые опасности, исходящие от вещества или смеси
При попадании этого продукта в огонь могут образоваться следующие вещества:
Оксиды серы (SOx)
Оксид кальция
Рекомендации для пожарных
Защитное снаряжение:
Надеть автономный респиратор.
Надеть полностью защитный непромокаемый костюм.

РАЗДЕЛ 6. МЕРЫ ПРИ СЛУЧАЙНОМ ВЫБРОСЕ

Меры личной безопасности, защитное снаряжение и порядок действий в чрезвычайной ситуации
Используйте средства индивидуальной защиты.Не подпускайте незащищенных людей.
Обеспечьте соответствующую вентиляцию.
Меры по защите окружающей среды:
Не допускайте попадания материала в окружающую среду без официального разрешения.
Методы и материалы для локализации и очистки:
Подобрать механически.
Предотвращение вторичных опасностей:
Никаких специальных мер не требуется.
Ссылка на другие разделы
См. Раздел 7 для получения информации о безопасном обращении.
См. Раздел 8 для получения информации о средствах индивидуальной защиты.
Информацию об утилизации см. В разделе 13.

РАЗДЕЛ 7. ОБРАЩЕНИЕ И ХРАНЕНИЕ

Обращение
Меры предосторожности для безопасного обращения
Работать в атмосфере сухого защитного газа.
Держать контейнер плотно закрытым.
Хранить в сухом прохладном месте в плотно закрытой таре.
Обеспечьте хорошую вентиляцию на рабочем месте.
Информация о защите от взрывов и пожаров:
Продукт не горюч
Условия безопасного хранения с учетом несовместимости
Требования, предъявляемые к складским помещениям и таре:
Особых требований нет.
Информация о хранении в одном общем хранилище:
Хранить вдали от воды / влаги.
Хранить вдали от окислителей.
Дополнительная информация об условиях хранения:
Хранить в сухом инертном газе.
Этот продукт гигроскопичен.
Держать контейнер плотно закрытым.
Хранить в прохладном, сухом месте в хорошо закрытых емкостях.
Беречь от влаги и воды.
Конечное использование
Данные отсутствуют

РАЗДЕЛ 8. КОНТРОЛЬ ВОЗДЕЙСТВИЯ / ЛИЧНАЯ ЗАЩИТА

Дополнительная информация о конструкции технических систем: не менее 100 футов в минуту.
Контрольные параметры
Компоненты с предельными значениями, требующие контроля на рабочем месте:
7778-18-9 Сульфат кальция (100,0%)
PEL (США) Долгосрочное значение: 15 * 5 ** мг / м ³
* общая пыль ** вдыхаемая фракция
REL (США) Долгосрочное значение: 10 * 5 ** мг / м ³
* общая пыль ** вдыхаемая фракция
TLV (США) Долгосрочное значение: 10 * мг / м ³
* в виде вдыхаемой фракции
EL (Канада) Долгосрочное значение: 10 мг / м ³
при вдыхании
EV (Канада) Долгосрочное значение: 10 мг / м ³
при вдыхании
Дополнительная информация:
Нет данных
Средства контроля за опасным воздействием
Средства индивидуальной защиты
Соблюдайте стандартные правила защиты и гигиены при обращении с химическими веществами.
Хранить вдали от продуктов питания, напитков и кормов.
Немедленно снимите всю грязную и загрязненную одежду.
Мыть руки перед перерывами и по окончании работы.
Избегать контакта с глазами и кожей.
Поддерживайте эргономичную рабочую среду.
Дыхательное оборудование:
При высоких концентрациях используйте подходящий респиратор.
Рекомендуемое фильтрующее устройство для краткосрочного использования:
Используйте респиратор с картриджами типа N95 (США) или PE (EN 143) в качестве резервного средства технического контроля.Следует провести оценку рисков, чтобы определить, подходят ли респираторы для очистки воздуха. Используйте только оборудование, проверенное и одобренное соответствующими государственными стандартами.
Защита рук:
Непроницаемые перчатки
Осмотрите перчатки перед использованием.
Пригодность перчаток должна определяться как материалом, так и качеством, последнее из которых может варьироваться в зависимости от производителя.
Материал перчаток
Нитриловый каучук, NBR
Время проницаемости материала перчаток (в минутах)
480
Толщина перчатки
0.11 мм
Защита глаз:
Защитные очки
Защита тела:
Защитная рабочая одежда

РАЗДЕЛ 9. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Информация об основных физико-химических свойствах
Внешний вид:
Форма: Порошок или гранулы
Цвет: Белый
Запах: Без запаха
Порог запаха: Нет данных.
pH: N / A
Точка плавления / интервал плавления: 1450 ° C (2642 ° F)
Точка кипения / интервал кипения: Данные отсутствуют
Температура сублимации / начало: данные отсутствуют
Воспламеняемость (твердое тело, газ)
Нет данных доступный.
Температура возгорания: данные отсутствуют
Температура разложения: данные отсутствуют
Самовоспламенение: данные отсутствуют.
Взрывоопасность: данные отсутствуют.
Пределы взрываемости:
Нижняя: данные отсутствуют
Верхние: данные отсутствуют
Давление пара: нет данных
Плотность при 20 ° C (68 ° F): 2,96 г / см ³ (24,701 фунта / галлон)
относительная плотность
Нет данных.
Плотность пара
Н / Д
Скорость испарения
Н / Д
Растворимость в / Смешиваемость с водой при 20 ° C (68 ° F): 2.4 г / л
Коэффициент распределения (н-октанол / вода): Нет данных.
Вязкость:
Динамическая: Нет
Кинематическая:
Другая информация
Данные отсутствуют

РАЗДЕЛ 10. СТАБИЛЬНОСТЬ И РЕАКТИВНОСТЬ

Реакционная способность
Данные отсутствуют
Химическая стабильность
Стабилен при рекомендуемых условиях хранения.
Термическое разложение / условия, которых следует избегать:
Разложение не происходит при использовании и хранении в соответствии со спецификациями.
Возможность опасных реакций
Реагирует с сильными окислителями
Условия, которых следует избегать
Данные отсутствуют
Несовместимые материалы:
Вода / влага
Окислители
Опасные продукты разложения:
Оксиды серы (SOx)
Оксид кальция

РАЗДЕЛ 11.ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Информация о токсикологическом воздействии
Острая токсичность:
Эффекты неизвестны.
Значения LD / LC50, относящиеся к классификации:
Нет данных
Раздражение или разъедание кожи:
Вызывает раздражение кожи.
Раздражение или разъедание глаз:
Вызывает серьезное раздражение глаз.
Сенсибилизация:
О сенсибилизирующих эффектах не известно.
Мутагенность зародышевых клеток:
Эффекты неизвестны.
Канцерогенность:
Нет данных о классификации канцерогенных свойств этого материала от EPA, IARC, NTP, OSHA или ACGIH.
Репродуктивная токсичность:
Эффекты неизвестны.
Специфическая системная токсичность, поражающая отдельные органы-мишени — многократное воздействие:
Эффекты неизвестны.
Специфическая системная токсичность, поражающая отдельные органы-мишени — однократное воздействие:
Эффекты неизвестны.
Опасность при вдыхании:
Воздействие неизвестно.
От подострой до хронической токсичности:
Эффекты неизвестны.
Дополнительная токсикологическая информация:
Насколько нам известно, острая и хроническая токсичность этого вещества полностью не изучена.

РАЗДЕЛ 12.ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Токсичность
Водная токсичность:
Данные отсутствуют
Стойкость и разлагаемость
Данные отсутствуют
Потенциал биоаккумуляции
Данные отсутствуют
Подвижность в почве
Данные отсутствуют
Дополнительная экологическая информация:
Не допускать выброс материала в окружающая среда без официальных разрешений.
Не допускайте попадания неразбавленного продукта или больших количеств продукта в грунтовые воды, водоемы или канализацию.
Избегать попадания в окружающую среду.
Результаты оценки PBT и vPvB
PBT:
N / A
vPvB:
N / A
Другие побочные эффекты
Данные отсутствуют

РАЗДЕЛ 13. УТИЛИЗАЦИЯ

Методы обращения с отходами
Рекомендация
Для обеспечения правильная утилизация.
Неочищенная тара:
Рекомендация:
Утилизация должна производиться в соответствии с официальными предписаниями.

РАЗДЕЛ 14. ИНФОРМАЦИЯ ПО ТРАНСПОРТИРОВКЕ

Номер ООН
DOT, ADN, IMDG, IATA
N / A
Собственное транспортное наименование ООН
DOT, ADN, IMDG, IATA
N / A
Класс (ы) опасности при транспортировке
DOT, ADR, ADN, IMDG, IATA
Class
N / A
Группа упаковки
DOT, IMDG, IATA
N / A
Опасность для окружающей среды:
N / A
Особые меры предосторожности для пользователя
N / A
Транспортировка навалом в соответствии с согласно Приложению II к MARPOL73 / 78 и Кодексу IBC
N / A
Транспортировка / Дополнительная информация:
DOT
Морской загрязнитель (DOT):
№

РАЗДЕЛ 15.НОРМАТИВНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Нормы / законодательные акты по безопасности, охране здоровья и окружающей среды, относящиеся к веществу или смеси
Элементы маркировки GHS GHS, включая меры предосторожности
Пиктограммы опасности
GHS07
Сигнальное слово
Предупреждение
Предупреждения об опасности
h415 Вызывает раздражение кожи.
h419 Вызывает серьезное раздражение глаз.
Меры предосторожности
P280 Пользоваться защитными перчатками / защитной одеждой / средствами защиты глаз / лица.
P305 + P351 + P338 ПРИ ПОПАДАНИИ В ГЛАЗА: осторожно промыть глаза водой в течение нескольких минут.Снимите контактные линзы, если они есть и это легко сделать. Продолжайте полоскание.
P362 Снять загрязненную одежду.
P321 Специальные меры (см. На этой этикетке).
P332 + P313 При раздражении кожи: обратиться к врачу.
P337 + P313 Если раздражение глаз не проходит: обратиться к врачу.
Национальные правила
Все компоненты этого продукта перечислены в Реестре химических веществ в соответствии с Законом о контроле над токсичными веществами Агентства по охране окружающей среды США.
Все компоненты этого продукта занесены в Канадский список веществ, предназначенных для домашнего использования (DSL).
SARA Раздел 313 (списки конкретных токсичных химических веществ)
Вещество не указано.
Предложение 65 штата Калифорния
Предложение 65 — Химические вещества, вызывающие рак
Вещество не указано в списке.
Предложение 65 — Токсичность для развития
Вещество не указано.
Предложение 65 — Токсичность для развития, женщины
Вещество не указано.
Предложение 65 — Токсичность для развития, мужчины
Вещество не указано.
Информация об ограничении использования:
Для использования только технически квалифицированными специалистами.
Другие постановления, ограничения и запретительные постановления
Вещество, вызывающее особую озабоченность (SVHC) в соответствии с Регламентом REACH (EC) № 1907/2006.
Вещества нет в списке.
Должны соблюдаться условия ограничений согласно Статье 67 и Приложению XVII Регламента (ЕС) № 1907/2006 (REACH) для производства, размещения на рынке и использования.
Вещества нет в списке.
Приложение XIV Правил REACH (требуется разрешение на использование)
Вещество не указано.
Оценка химической безопасности:
Оценка химической безопасности не проводилась.

РАЗДЕЛ 16. ПРОЧАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Паспорт безопасности в соответствии с Регламентом (ЕС) № 1907/2006 (REACH). Вышеприведенная информация считается правильной, но не претендует на исчерпывающий характер и должна использоваться только в качестве руководства. Информация в этом документе основана на текущем уровне наших знаний и применима к продукту с учетом соответствующих мер безопасности.Это не является гарантией свойств продукта. American Elements не несет ответственности за любой ущерб, возникший в результате обращения или контакта с вышеуказанным продуктом. Дополнительные условия продажи см. На обратной стороне счета или упаковочного листа. АВТОРСКИЕ ПРАВА 1997-2018 АМЕРИКАНСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ. ЛИЦЕНЗИОННЫМ ДАННЫМ РАЗРЕШЕНО ИЗГОТОВЛЕНИЕ НЕОГРАНИЧЕННЫХ КОПИИ БУМАГИ ТОЛЬКО ДЛЯ ВНУТРЕННЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Термический анализ источников дигидрата сульфата кальция, используемых для производства гипсокартона (Журнальная статья)


Энгбрехт, Дик К., и Хиршфельд, Дейдре А. Термический анализ источников дигидрата сульфата кальция, используемых для производства гипсокартона . США: Н. П., 2016.
Интернет. DOI: 10.1016 / j.tca.2016.07.021.


Энгбрехт, Дик К., и Хиршфельд, Дейдре А. Термический анализ источников дигидрата сульфата кальция, используемых для производства гипсокартона . Соединенные Штаты.https://doi.org/10.1016/j.tca.2016.07.021


Энгбрехт, Дик К., и Хиршфельд, Дейдре А. Ср.
«Термический анализ источников дигидрата сульфата кальция, используемых для производства гипсокартона». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1016/j.tca.2016.07.021. https://www.osti.gov/servlets/purl/1356987.

@article {osti_1356987,
title = {Термический анализ источников дигидрата сульфата кальция, используемых для производства гипсокартона},
author = {Энгбрехт, Дик К.and Hirschfeld, Deidre A.},
abstractNote = {Гипсокартон уже более 100 лет используется в качестве барьера для распространения огня в жилых и коммерческих зданиях. Молекула гипса CaSO4 · 2h3O дает две кристаллические воды, которые выделяются при нагревании, обеспечивая эндотермический эффект. Производители признали, что источник гипсовой руды является фактором, влияющим на все аспекты ее производительности; таким образом, предполагается, что примеси, присутствующие в гипсовой руде, являются причинами различий в характеристиках.Дифференциальный термический анализ / термогравиметрический анализ (DTA / TGA) и рентгеновская дифракция (XRD) были использованы в этой статье для сравнения и характеристики образцов гипсовой руды, представляющих источники природных, синтетических из процесса десульфуризации дымовых газов (FGD) и их смесей. . Фазу полугидрата репрезентативного природного сульфата кальция, сульфата кальция для ДДГ и х.ч. регидратировали дистиллированной водой и оценивали с помощью ДТА / ТГА. Анализ данных показывает четкие области сходства, разделенные преобразованием в ангидрит ~ 250 ° C.Композиционные реконструкции, основанные на данных DTA / TGA и XRD, сравнивались, и хотя результаты были сопоставимы, DTA / TGA предполагает термически активные соединения, которые не были обнаружены с помощью XRD. Ангидрит, диоксид кремния и галит были зарегистрированы с помощью XRD, но не были термически реактивными в диапазоне температур, оцененном с помощью DTA / TGA (от окружающей среды до 1050 ° C). Наконец, присутствие карбонатных соединений (например, кальцита и доломита) было выявлено методом XRD и оценено по реакции термического разложения ~ 700 ° C.},
doi = {10.1016 / j.tca.2016.07.021},
url = {https://www.osti.gov/biblio/1356987},
journal = {Thermochimica Acta},
issn = {0040-6031},
число =,
объем = 639,
place = {United States},
год = {2016},
месяц = ​​{7}
}


Структура, свойства и поведение термообработанных каркасов из сульфата кальция in vitro, изготовленных с помощью 3D-печати

Образец цитирования: Асади-Эйдиванд М., Солати-Хашджин М., Шафие С.С., Мохаммади С., Хафези М., Абу Осман Н.А. (2016 г.) ) Структура, свойства и In vitro Поведение термообработанных каркасов из сульфата кальция, изготовленных с помощью 3D-печати.PLoS ONE 11 (3):
e0151216.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0151216

Редактор: Хорхе Санс Бернс, Университетская больница Модены и Реджио Эмилия, ИТАЛИЯ

Поступила: 18 октября 2015 г .; Одобрена: 23 февраля 2016 г .; Опубликован: 21 марта 2016 г.

Авторские права: © 2016 Asadi-Eydivand et al. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в документе.

Финансирование: Это исследование было поддержано грантом на высокоэффективные исследования UM.C / HIR / MOHE / ENG / 14 D000014-16001 Университета Малайи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что конкурирующих интересов не существует.

Введение

Быстро развивающаяся область тканевой инженерии — один из самых обнадеживающих подходов к разработке искусственных заменителей поврежденной кости [1].Предполагается, что каркасы для инженерии костной ткани (BTE) будут обладать определенными свойствами, способствующими регенерации кости. Каркасы — это высокопористые структуры со связанными между собой порами. В идеале они должны быть биосовместимыми, механически надежными, биоразлагаемыми, остеокондуктивными и биомиметическими [2–6].

Многие эксперты считают, что прогресс заушных слуховых аппаратов, по-видимому, связан с усовершенствованием технологии каркасов [7, 8]. В этой области были проведены многочисленные междисциплинарные исследования, от проектирования и моделирования до обработки материалов и последующей обработки, а также in vitro, и in vivo, биологических оценок [5, 9–11].Для изготовления каркасов использовались различные методы обработки, такие как солевое выщелачивание [12], аналог пены [13], вспенивание газом [14], литье замораживанием [15] и электроспиннинг [16]. Однако большинство этих методов не могут полностью контролировать структурные свойства и воспроизводимость каркасов.

Таким образом, в последние годы уделяется повышенное внимание аддитивным методам производства. Эти методы представляют собой группу передовых методов изготовления, обычно называемых изготовлением твердых тел произвольной формы (SFF), в которых трехмерные изделия могут быть построены слой за слоем аддитивным способом прямо на основе данных, полученных с помощью компьютерного проектирования (CAD), компьютерной томографии, и магнитно-резонансная томография.Методы быстрого прототипирования показывают возможность изготовления заранее определенных, настраиваемых и воспроизводимых каркасов с индивидуальной архитектурой и пористостью [11, 17–20].

Среди методов SFF для создания каркасов BTE широко используется порошковая 3D-печать (3DP). В методе 3DP геометрия, форма и внутренняя пористая структура имплантата сначала разрабатываются в среде САПР. После этого CAD-модель преобразуется в срезы изображения. Затем на каркас наносится послойная печать путем повторяющейся укладки слоев порошка.Капли связующего выборочно распыляются на предварительно нанесенный тонкий слой порошка для изготовления модели на основе последовательности математически нарезанных поперечных сечений файла САПР. Этот метод является многообещающим подходом в области тканевой инженерии, особенно для изготовления костных заменителей [21–24]. С помощью 3DP можно обрабатывать большое количество биосовместимых керамических и композиционных материалов [4, 18, 25].

Сульфат кальция был введен в употребление в качестве заменителя костей в 1892 году Дрисманом [26].В 1961 году Пельтье представил сульфат кальция в качестве подходящего материала для заполнения костных дефектов [26]. С тех пор были проведены дальнейшие исследования сульфата кальция [27–29]. Более того, композиты из сульфата кальция производятся под коммерческими торговыми марками [29, 30] для БТЭ приложений. Сульфат кальция является биосовместимым, остеокондуктивным и хорошо резорбируемым [31–35].

Предыдущие сообщения [36, 37] предполагали, что высвобождение ионов кальция из имплантатов сульфата кальция в результате процесса растворения увеличивает количество остеобластов и остеокластов в области раны за счет усиления клеточного генеза, тем самым улучшая регенерацию кости.Сульфат кальция также можно считать многообещающим средством доставки терапевтических соединений, таких как лекарства, антибиотики, белки и факторы роста тромбоцитов [38, 39]. Следовательно, сульфаты кальция демонстрируют несколько полезных характеристик в качестве идеального биоматериала для регенерации костной ткани. Благодаря последним достижениям в керамической науке и технике сульфаты кальция можно считать подходящими материалами для БТЭ [40, 41].

Три распространенных формы доступных сульфатов кальция — это дигидрат или гипс (CaSO ₄ .2H ₂ O), полугидрат или базанит (CaSO ₄ .0,5H ₂ O) и безводный сульфат или ангидрит кальция (CaSO ₄ ). Когда сульфат кальция медицинского качества, биосовместимый материал с высокой степенью разложения, имплантируется внутрь тела, побочные продукты процесса разложения не вызывают неблагоприятных эффектов в организме [34, 42]. Полугидрат сульфата кальция в качестве гидравлического цемента является одним из наиболее широко используемых керамических материалов для печати 3D-объектов. Связующее на водной основе реагирует с частицами порошка, в результате чего образуются кристаллы дигидрата сульфата кальция [18, 21].

Поскольку прочность на сжатие составляет 5–10 МПа, а модуль Юнга составляет 50–100 МПа для губчатых костей [43–45], основным недостатком пористой биокерамики 3DP является их относительно низкие механические характеристики из-за хрупкой природы керамических материалов. Поэтому для повышения прочности печатаемых объектов обычно применяется постобработка. Недавние исследования постобработки каркасов 3DP для приложений тканевой инженерии показали, что последующие обработки могут значительно влиять на физические и химические свойства изготовленных трехмерных объектов, а также на их свойства деградации in vitro и [27, 46].Двумя наиболее распространенными процедурами постобработки являются спекание и инфильтрация [46–50].

Предыдущие исследования 3DP керамических пористых структур показали заметное повышение прочности на сжатие образцов, напечатанных фосфатом кальция, после спекания [17, 51–53]. Сообщалось лишь о нескольких исследованиях спекания прототипов 3DP с сульфатом кальция. Чжоу и его коллеги изучали спекание образцов сульфата кальция 3DP при температуре до 861 ° C [27]; на сегодняшний день не сообщалось об исследованиях более высоких температур.

Настоящее исследование направлено на изучение влияния термической обработки на механические, структурные, физические и in vitro свойства прототипов сульфата кальция 3DP. В наших предыдущих отчетах [54–56] мы описали влияние толщины слоя, времени задержки печати слоя, размерной точности и ориентации печати на структурные особенности и механические свойства прототипов сульфата кальция, изготовленных методом 3DP. Мы использовали оптимальные настройки печати, полученные в результате наших более ранних исследований, для изготовления каркасов, которые были подвергнуты термообработке в настоящей работе.Этот подход пытается объединить преимущества процесса 3DP с хорошо зарекомендовавшими себя практиками, такими как термообработка и спекание. Мы считаем, что настоящее исследование способствует лучшему пониманию сложной природы всего процесса.

Методика эксперимента

Материалы

В качестве исходного материала для печати использовали имеющийся в продаже порошок полугидрата сульфата кальция (zp150). Смачивание полугидрата сульфата кальция (CaSO ₄ + 0,5H ₂ O) активирует процесс самогидратации, и впоследствии образуется гипсовая паста (CaSO4 · 1 / 2h3O + 1 1 / 2h3O = CaSO4 · 2h3O).

Связующее представляло собой водный коммерческий раствор (zb63), содержащий 2-пирролидинон с вязкостью, аналогичной вязкости воды. И порошок, и связующее были поставлены компанией 3D Systems Inc. (США) и использовались без дополнительной обработки.

Анализ размера частиц и площади поверхности

Гранулометрический состав поставляемого порошка zp150 был проанализирован с помощью лазерного анализатора размера частиц (Mastersizer MV, Malvern Instruments, UK), и были получены значения d10 , d50 и d90 соответственно.Анализатор площади поверхности (ASAP2020, Micromeritics, США) использовали для получения значения удельной площади поверхности порошка по БЭТ.

Дизайн и печать строительных лесов

Геометрия каркаса была выбрана потому, что она представляла типичную архитектуру и особенности каркаса заушного слухового прохода, предназначенного для исправления анатомических недостатков в биологической среде [57]. Хотя описание подходящего размера пор все еще остается предметом споров [58], обычно принято считать, что он находится в диапазоне 100-800 мкм [59].Пористые цилиндры высотой 12 мм и диаметром 6 мм с пористостью 45,04% были спроектированы (рис. 1) с использованием программного обеспечения CAD (SolidWorks 2012) и экспортированы как файл .STL на принтер. Мы использовали тот же подход из нашей предыдущей работы, чтобы разработать прототипы каркаса для настоящей работы [54]. Вкратце, файлы САПР в формате STL были импортированы в коммерческую машину ZPrinter 450 3DP (3D Systems Inc., США) для печати разработанных прототипов цилиндрических каркасов. Толщина слоя 0,089 мм использовалась для разделения спроектированной трехмерной структуры на двухмерные слои; таким образом, толщина порошка в каждом слое была одинаковой.

Процесс печати начался с заполнения питателя порошком сульфата кальция. Валик распределил слой порошка из питателя в зону сборки (рис. 2). Учитывалось время задержки 300 мс между расширением каждого слоя. Печатающая головка распределяла связующее по оси x печатной платформы. После 3DP все образцы выдерживали в машине (1,5 ч, 35 ° C), чтобы усилить реакцию схватывания порошка и связующего и дать каркасам затвердеть. Напечатанные прототипы каркасов были очищены с помощью мягкой щетки, а затем удалены путем продувки сжатым воздухом для удаления захваченного и несвязанного порошка.

Термический анализ

Температурное поведение напечатанных образцов исследовали с помощью прибора для синхронного термического анализа (Setaram, Франция) в диапазоне температур 25–1300 ° C. Термогравиметрический анализ (TG / DTG) выполняли с использованием прибора для термического анализа (Mettler-Toledo, ThermoStar ^TM , Швейцария) в диапазоне температур 25–1000 ° C. В обоих экспериментах использовалась скорость нагрева 10 ° C / мин на воздухе.

Термическая обработка

Термообработка напечатанных каркасов из сульфата кальция проводилась в коробчатой ​​электрической печи (XY-1600A, Nanyang Xinyu Furnaces LTD., Китай) с устройством регулятора скорости нагрева. Образцы помещали на пластину из вспененного оксида алюминия и нагревали на воздухе при 300 ° C, 500 ° C, 900 ° C, 1000 ° C, 1150 ° C, 1200 ° C, 1250 ° C и 1300 ° C со скоростью нагрева. 10 ° C / мин. Эти температуры были выбраны, чтобы соответствовать термическому поведению напечатанного образца, наблюдаемому в термических анализах DTA-TG и TG-DTG. Цилиндрические печатные образцы помещали в печь на подставку. Все образцы выдерживались при заданной температуре в течение 1 ч с последующим охлаждением в печи до комнатной температуры.Затем было исследовано влияние температуры нагрева на каркасы из сульфата кальция 3DP.

Анализ состава и микроструктуры

Дифракция рентгеновских лучей (XRD).

XRD характеризация была выполнена в диапазоне углов сканирования (2θ) от 10 до 80 с использованием излучения Cu-K _α (1,54056 Å), 40 кВ, 30 мА и 0,02 ° с. ^-1 пошаговое сканирование в пределах DY1032. дифрактометр (PANalytical, Нидерланды). Программное обеспечение CrystalDiffract v1.4.7 использовалось для получения рентгенограмм.Основные фазы образцов были идентифицированы с помощью файлов JCPDS.

Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR).

Присутствие химических групп в порошке сульфата кальция и печатных каркасах было обнаружено с помощью FTIR-спектрометра (IFS66v / S, Bruker, Германия). Спектры получены в режиме пропускания в диапазоне 4000–450 см ^–1 .

Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ).

Микроструктура напечатанных и термообработанных образцов оценивалась с помощью SEM (Phenom Pro X, Нидерланды), оснащенного энергодисперсионной спектроскопией (EDS).Углеродная лента использовалась для фиксации образцов на держателе образцов для снятия отрицательного заряда в микроскопе. Впоследствии были получены изображения в отраженных электронах и спектры энергодисперсионного рентгеновского микроанализа.

Механические испытания

Испытания на одноосное сжатие были выполнены на универсальном испытательном приборе (Table top 5569, Instron, США), оборудованном датчиком нагрузки 100 кН и скоростью нагрузки поперечной головки 0,05 мм мин. ^–1 . Каждое измерение проводилось на трех идентичных образцах при комнатной температуре.Максимальное сжимающее напряжение, зарегистрированное на графике «напряжение – деформация», и наклон линейной области перед пределом текучести считались прочностью на сжатие и модулем упругости при сжатии, соответственно.

Измерение усадки и плотности

Размеры испытуемых образцов были измерены до и после термообработки с помощью цифрового штангенциркуля (Mitutoyo, модель CD-6 ″ CS) с диапазоном измерения 0–150 мм и точностью 0,01 мм. Каждая особенность была измерена 10 раз, а среднее значение было получено для 10 образцов.Процент продольной ( L %) и радиальной ( R %) усадки (рис. 3) был рассчитан по следующим уравнениям:
(1)
(2)

где ( d _H , l _H ) и ( d _P , l _P ) — диаметр и высота образца после до термообработки соответственно. Показания регистрировались, усреднялись и сравнивались с размерами, разработанными в САПР, путем вычисления отклонения в виде процентной разницы.

Вес образцов измеряли на полумикроаналитических весах (GR-200, A&D, Япония) с точностью до четырех знаков после запятой. Объемная плотность напечатанных образцов была рассчитана с использованием данных о массе и объемном объеме, полученных путем взвешивания и измерения, соответственно.

Исследования цитотоксичности

Клетки

MG63 (остеобластоподобная остеосаркома человека) были получены из Национального банка клеток Ирана, Института Пастера (Тегеран, Иран). Культуры клеток поддерживали в среде DMEM (L-глутамин) с добавлением 10% фетальной бычьей сыворотки (FBS, Gibco) и 1% пенициллина / стрептомицина при 37 ° C в увлажненной атмосфере с 5% CO ₂ .Перед посевом клеток образцы стерилизовали путем погружения в 70% этанол на 1 час с последующей промывкой несколько раз стерилизованным PBS. Анализ цитотоксичности проводили в соответствии с протоколом ISO 1993–5. Обычно 0,1 г порошка инкубировали в 1 мл стерилизованной культуральной среды. Среды извлекали для использования в клеточных анализах через заранее определенные интервалы времени (1, 3 и 7 дней). Культуральную среду хранили в тех же условиях, что и для отрицательного контроля. Цитотоксичность экстрактов оценивали с помощью анализа МТТ (3- (4,5-диметилтиазол-2-ил) -2,5-ифенилтетразолийбромид).Вкратце, клетки культивировали в 24-луночном планшете при плотности 1 × 10 ⁴ клеток / лунку. Через 24 ч культуральную среду заменяли 100 мкл экстрактов с добавлением 10 мкл FBS. Среду удаляли через 24 ч инкубации и в каждую лунку добавляли 100 мкл раствора МТТ (0,5 мг / мл в PBS). После инкубации клеток в течение 4 ч при 37 ° C темно-синие кристаллы формазана растворяли путем добавления 100 мкл ДМСО на лунку. Наконец, 100 мкл каждого образца переносили в 96-луночный планшет для ELISA, и оптическую плотность измеряли при 570 нм.Тесты были повторены для трех образцов во всех образцах, и процент жизнеспособности клеток был представлен как среднее значение поглощения каждой группы экстрактов, деленное на оптическую плотность контрольной группы.

Статистический анализ

Данные, собранные при измерениях роста, диаметра и веса, были оценены на предмет статистической значимости с использованием однофакторного дисперсионного анализа. Значение P <0,001 считалось значимым отличием. Тесты проводились с использованием программного обеспечения SPSS 13.0 (SPSS, США).

Результаты и обсуждение

Среди множества различных методов быстрого прототипирования 3D порошковая печать особенно привлекательна из-за ее быстрой и недорогой способности формировать точные структуры. В нашем предыдущем исследовании [54] мы избегали какой-либо последующей обработки, чтобы сосредоточиться только на разработке экспериментальных факторов, которые влияют на точность размеров и механическое поведение напечатанных деталей. В настоящей работе мы подвергли каркасы 3DP процессу нагрева, чтобы оценить влияние термической обработки на структуру, механические характеристики и реакцию in vitro на каркасов 3DP.

Проектирование, печать и конструктивные особенности строительных лесов

Прототипы каркасов 3DP были изготовлены на основе размера пор 800 мкм и размера стойки 600 мкм (рис. 4). Печатающая головка выдавала капли на основе технологии струйной печати. Печатающая головка переместилась очень близко к порошку, чтобы уменьшить дефекты, связанные с нанесением спрея связующего. После печати каркасы обладали достаточной прочностью в сыром виде, чтобы выдерживать давление пневматического пистолета во время удаления несвязанного порошка.

Корреляция между оптимальным размером пор каркаса и активностью клеток всегда была противоречивой проблемой в литературе [60]. Большие поры (> 0,5 мм) способствуют быстрой васкуляризации, но уменьшают удельную поверхность, что, в свою очередь, ограничивает прикрепление клеток [61]. Это явление представляет собой потенциальное ограничение технологии 3DP из-за сложности удаления несвязанного порошка из небольших полостей внутри каркаса после процесса печати.

Согласно Ворндрану и др. .[62], порошки должны соответствовать следующим двум условиям для успешного применения в 3DP: 1) способность образовывать относительно гладкие и ровные слои порошка в диапазоне толщин 100–200 мкм, и 2) реагировать с раствором связующего во время печати. обрабатываются и, следовательно, затвердевают. Первое условие в основном связано с размером частиц и гранулометрическим составом исходного порошка. Предыдущее исследование [63] объяснило, что подходящий размер частиц должен быть в диапазоне 20–50 мкм. Порошки с относительно небольшим размером частиц легко удаляются с печатных деталей.Однако присутствие в порошке мелких частиц размером менее 5 мкм способствует образованию агломератов диаметром до 1-2 мм, что приводит к образованию неоднородного слоя порошка с крупными канавками, что делает точную печать практически недостижимой [21, 62].

Дифференциальное и кумулятивное распределение частиц порошка zp150 по размерам показано на рис. 5. Использование исходного порошка с соответствующим размером частиц (d ₁₀ = 0,64 мкм, d ₅₀ = 27,36 мкм, d ₉₀ = 68.83 мкм) может значительно снизить образование нежелательных агломератов. Однако этот диапазон размеров частиц может накладывать ограничение на минимальный размер элемента, особенно при печати каркасов со сложной геометрией и структурой.

Размер частиц порошка также влияет на достижимую толщину слоя. Тонкие слои порошка предпочтительны, поскольку может быть достигнуто разрешение относительно более высокого уровня. Между тем, толщина слоя должна быть больше, чем наибольший размер частиц порошка.С учетом всех необходимых факторов в данной работе в качестве толщины слоя было выбрано 89 мкм, поскольку используемые частицы порошка имели d ₉₀ = 68,83 мкм. Этот порошок подходил для процесса печати и обеспечивал высокую точность печати, а также достаточную механическую прочность для удаления отпечатанных образцов из слоя порошка.

Коммерчески доступный порошок 3DP состоял в основном из полугидрата сульфата кальция и небольших количеств водорастворимых органических добавок.Органическая часть способствовала связыванию частиц порошка в процессе печати, чтобы обеспечить необходимую прочность в сыром виде для напечатанных деталей.

Микроструктура каркаса 3DP с использованием конструкции элементарной ячейки с размером пор 0,8 мм показана на рис. 6. Размер пор, напечатанный на принтере, находился в диапазоне 700–750 мкм, а каналы пор были свободны от рыхлого порошка с шероховатыми краями.

На рис. 7 показаны XRD-спектры порошка zp150 и отпечатанного образца. Рентгенограммы показали, что исходный порошок в основном состоял из полугидрата сульфата кальция (CaSO ₄ .0.5H ₂ O) фаза. Присутствие следовых количеств фазы дигидрата сульфата кальция (CaSO ₄ .2H ₂ O) в исходном порошке, скорее всего, было вызвано способностью порошка zp150 (удельная поверхность по БЭТ, 1,94 м ² / ж) для поглощения влаги из окружающей среды с последующей реакцией частичной гидратации.

Связующее, используемое в этой работе, представляло собой коммерческий растворитель, содержащий 2-пирролидинон (Паспорт безопасности связующего zb63, 3D Systems Inc., 2012).Спектры FTIR связующего zb63, чистой воды и 2-пирролидинона показаны на фиг. 8. Сравнение FTIR-спектров связующего zb63 и чистой воды показало, что связующее в основном содержало воду. Некоторые из неидентифицированных пиков в области 700–450 см ^–1 спектра FTIR были связаны с органическими компонентами (2-пирролидиноном) раствора связующего.

Процесс отверждения произошел в результате гидравлической реакции между порошком полугидрата сульфата кальция и связующим на водной основе.Реакция порошка со связующим в процессе печати привела к образованию небольшого количества дигидрата сульфата кальция вместе с фазой полугидрата. Спектры XRD показали смесь фаз дигидрата и полугидрата сульфата кальция в напечатанных каркасах (рис. 7B). Этот результат, вероятно, был вызван неадекватным контактом связующего и порошка в процессе 3DP и является признаком неполной химической реакции.

Фазовое содержание CaSO ₄ .2H ₂ O и CaSO ₄ .0,5H ₂ O в исходных каркасах определяли количественно с использованием отношения относительной интенсивности соответствующего и следующего уравнения [64]:
(3)

Рентгеноструктурный анализ пористых образцов показал более высокое количество фазы CaSO ₄ .0,5H ₂ O по сравнению с меньшими количествами для твердых образцов. Этот результат показал, что фаза полугидрата оставалась основной фазой в процессе печати, тогда как фаза дигидрата не развивалась в значительной степени в результате реакции порошка со связующим.Процентное содержание фаз сульфата кальция в исходных порошковых, пористых и твердых печатных каркасах показано в таблице 1.

FTIR-спектры исходного порошка сульфата кальция zp150 и исходной основы показаны на рис. 9. Полосы, относящиеся к валентному колебанию групп O-H, были обнаружены в диапазоне 3700–3500 см ^–1 . Деформационные колебания связи O-H в молекуле H ₂ O были связаны с полосами при 1724 и 1627 см ^-1 .Характерные полосы, отнесенные к колебаниям связей S-O в SO ₄ ^2-, появляются при волновых числах 1146 см ^-1 (растяжение) и 659 и 601 см ^-1 (изгиб). В спектре порошка сульфата кальция (пунктирная линия) след полосы CO при 1425 и 1370 см ⁻¹ , а также слабое плечо при 900 см ⁻¹ приписывают присутствию CO ₃ ^2- групп из-за адсорбционной способности CO ₂ относительно большой площади поверхности порошка zp150.Этот след был менее заметен в спектре напечатанного каркаса (сплошная линия). Спектр FTIR исходного порошка был очень похож на спектр напечатанного каркаса. Таким образом, не произошло значительных структурных изменений в состоянии гидратации исходного сульфата кальция во время процесса 3DP, что согласуется с результатами рентгеноструктурного анализа, обсуждавшимися ранее.

Влияние термической обработки на состав и микроструктуру

Во время термообработки образцов сульфата кальция 3DP произошло несколько процессов, включая выход воды, разложение и горение органического связующего, а также образование новых фаз.На рис. 10 показано термическое поведение отпечатанного образца в диапазоне температур от 50 ° C до 1000 ° C.

Кривые TG-DTG показали общую потерю массы 14% от комнатной температуры до 1000 ° C за четыре различных этапа потери веса:

1. Потеря массы на 6,3% от комнатной температуры до 200 ° C может быть связана с потерей остаточной воды из образца, а также частичной дегидратацией фазы полугидрата сульфата кальция.
2. Потеря веса 6,1% между 200 ° C и 390 ° C может быть в основном связана с сжиганием и выходом органических частиц исходного порошка и связующего, а также завершением полугидрата (CaSO ₄ .0.5H ₂ O) обезвоживание. Кроме того, образцы с температурой 300 ° C претерпели заметное изменение цвета. Хотя образцы с печатью были белыми, образцы, нагретые до 300 ° C, изменили цвет с белого на коричневый (рис. 11), что явно свидетельствовало о наличии некоторых органических веществ в коммерческом исходном порошке (ZP150) и растворе связующего. (zb63), использованный в данной работе.
3. Потеря веса 1,3% от 390 ° C до 520 ° C может быть связана с завершением удаления оставшихся молекул воды из структуры базанита и образованием ангидрита (CaSO ₄ ).
4. Не наблюдалось значительного изменения веса от 520 ° C до 1000 ° C, потому что не было больше молекулярной воды для выхода или органического связующего вещества для сгорания, а структура ангидрита была стабильной в этом диапазоне температур. Однако пористые образцы, подвергнутые термообработке при 500 и 900 ° C, могут легко разрушиться, как показано на рис. 11. Следовательно, на этих образцах нельзя было провести измерения прочности на сжатие и модуля упругости.

Термические явления выше 1000 ° C исследовали с помощью прибора DTA-TG.На рис. 12 показана кривая ДТА-ТГ образца после печати в диапазоне температур 1000–1300 ° C. При 1200 ° C появился эндотермический пик, который можно объяснить образованием оксида кальция в результате частичного термического разложения безводного сульфата кальция по следующей реакции [65]:
(4)

Пик 1200 ° C также был связан с низкотемпературным фазовым превращением CaSO ₄ при 1200 ° C, которое обратимо во время цикла охлаждения [66].Потеря веса была более значительной после 1200 ° C, что позволяет предположить, что частичное разложение ангидрита и образование CaO ускорились на основании уравнения 4. Этот результат был подтвержден анализами XRD и SEM-EDS, которые четко показали образование CaO. фаза при 1200 ° С и выше.

Рентгенограммы напечатанных каркасов после термообработки при различных температурах от 300 ° C до 1300 ° C показаны на рис. 13 с отмеченными основными пиками. Рентгеноструктурный анализ исходных каркасов перед термообработкой показал характерные пики дигидрата и полугидрата CaSO ₄ (обозначенные как G и B на рентгенограмме, соответственно).Этот результат показал, что часть порошка полугидрата сульфата кальция zp150 (CaSO ₄ .0,5H ₂ O) прореагировала со связующим на водной основе на протяжении всего процесса 3DP и образовала дигидрат сульфата кальция (CaSO ₄ ,2H ₂ О).

Пики CaSO ₄ .2H ₂ O практически исчезли после термообработки при 300 ° C. Однако процесс дегидратации не был завершен при 300 ° C, о чем свидетельствуют следы некоторых выцветших пиков CaSO ₄ .0.5H ₂ фаза О. Все характерные пики CaSO ₄ .2H ₂ O и CaSO ₄ .0,5H ₂ O исчезали при нагревании образцов выше 300 ° C, что означало полное удаление молекул воды из химической структуры напечатанные подмости из сульфата кальция.

Не наблюдалось явных различий в рентгенограммах каркасов, термообработанных при 500 ° C, 900 ° C, 1000 ° C и 1150 ° C. Безводная форма сульфата кальция (CaSO ₄ или ангидрит) была единственной кристаллической фазой, присутствующей в образцах в этом диапазоне температур.

Следы оксида кальция наблюдались на рентгенограммах всех каркасов, термообработанных при температурах выше 1200 ° C (рис. 14). Соответственно, микрофотографии SEM и EDS выявили небольшие рассеянные области CaO в микроструктуре образцов, подвергнутых термообработке при 1200 ° C, 1250 ° C и 1300 ° C.

Рис. 14. Рентгенограмма напечатанного каркаса после нагрева при 1200 ° C, 1250 ° C и 1300 ° C.

Появление пиков CaO (красные стрелки) подтверждает образование оксида кальция после частичного термического разложения CaSO _4.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0151216.g014

Микроструктурные особенности и топография поверхности прототипов 3DP и образцов, термообработанных при различных температурах, были изучены с помощью микрофотографий, полученных с помощью СЭМ, полученных в режиме обратного рассеяния.

Микроструктуры каркаса после печати и образцов, термообработанных при 300 ° C, 500 ° C, 900 ° C и 1000 ° C, показаны на рис. 15.

Призмы из кристаллов ангидрита относительно правильной формы наблюдались в микроструктуре образца, нагретого до 300 ° C.Наблюдались также беспорядочно распределенные более мелкие частицы неправильной формы или сломанные, что может быть отнесено к фазе полугидрата сульфата кальция, присутствующей в образце (подтверждено рентгенограммой образца 300 ° C на Фиг.13). Фаза полугидрата почти полностью превращалась в безводную фазу при нагревании до 500 ° C. Как следствие, микроструктура заметно изменилась, и появились кристаллы с заметно различающейся морфологией вместе с более крупными частицами, подобными таковым в образце 300 ° C.Тем не менее состав этих частиц не был новым. Результаты XRD и SEM-EDS подтвердили, что образец состоял только из кристаллов ангидрита. Микроструктура образцов, термообработанных при 900 ° С и 1000 ° С, выглядела практически одинаково. Изображения SEM показали отдельные частицы, которые были слабо связаны друг с другом. Как и ожидалось, никаких признаков уплотнения, вызванного спеканием в диапазоне температур 300–1000 ° C, не наблюдалось. Отсутствие прочности было главной особенностью образцов, термообработанных в этом диапазоне.Также наблюдались явные свидетельства наличия некоторых межзеренных трещин в микроструктуре всех термообработанных образцов, которые могут быть связаны с внутренними напряжениями, вызванными различными фазовыми превращениями сульфата кальция, происходящими во время термообработки.

На рис. 16 показаны микрофотографии микроструктуры каркасов, термообработанных при 1150 ° C, 1200 ° C, 1250 ° C и 1300 ° C, полученные с помощью SEM. На основании изображений SEM, хотя частицы были значительно уплотнены, контакт между частицами был недостаточным.Таким образом, если рассматривать отдельные частицы, процесс спекания заметно продвинулся. Однако объемная плотность пористых образцов, спеченных при 1150 ° C и выше, все еще была далека от плотности твердого образца из-за их низкой объемной плотности в сыром виде, что объяснялось наличием наведенной микро- и заранее заданной макропористости.

Наиболее заметной особенностью после нагрева при температурах выше 1200 ° C было появление дискретных участков оксида кальция в микроструктуре ангидрита.Этот результат согласуется с информацией, полученной из рентгенограмм образцов 1200 ° C, 1250 ° C и 1300 ° C (рис. 14), что подтверждается результатами анализа EDS.

SEM-EDS анализ элементной карты матрицы в исходном состоянии показан на рис. 17. Помимо элементов Ca, S и O, которые, по-видимому, поступали из тела сульфата кальция, также присутствовало значительное количество C (25,6%), которые представляют собой органические составляющие порошка zp150 и связующего zb63, использованного в данной работе для 3DP.

Анализ линейной развертки SEM-EDS образца, нагретого до 300 ° C, показан на рис. 18. Было обнаружено значительное количество углерода (13,5%), что указывает на то, что 300 ° C недостаточно для удаления всех органических веществ, присутствующих в набивные подмости.

На рис. 19 показан результат анализа элементной карты SEM-EDS образца, термообработанного при 500 ° C. Анализ распределения элементов показал только Ca, S и O. Полное отсутствие пиков C в спектрах EDS свидетельствует о полном выгорании и удалении органических материалов, внесенных исходным порошком и связующим при 500 ° C.Никаких признаков углерода не наблюдалось. Микроструктура и анализы SEM-EDS образцов, термообработанных при 900 ° C, 1000 ° C и 1150 ° C, были более или менее аналогичны таковым для образца 500 ° C. Химический состав всех этих образцов был почти идентичным и состоял из безводного сульфата кальция (ангидрита) в качестве единственной кристаллической фазы в структуре (см. Анализ элементной карты SEM-EDS на рис. 20 и рентгенограммы на рис. 13).

Печатные каркасы частично разложились при нагревании выше 1200 ° C.Оксид кальция появился в микроструктуре образцов после термообработки при 1200 ° C, 1250 ° C и 1300 ° C.

СЭМ-микрофотография образца, нагретого до 1200 ° C, показана на рис. 21. Точечный химический анализ EDS подтвердил образование оксида кальция в соответствии с уравнением 4. Результаты химического анализа двух типичных пятен CaSO ₄ и CaO: показано в Таблице 2. Как и ожидалось, не было обнаружено значительного количества серы при точечном химическом анализе дискретных областей, приписываемых оксиду кальция в микроструктуре образца 1200 ° C.

Механические характеристики, усадка и плотность

Механическое поведение напечатанных и термообработанных каркасов было исследовано с использованием универсального испытательного прибора с приспособлениями для испытания на сжатие. Испытания на сжатие проводились до разрушения образца. На рис. 22 показан типичный образец для испытаний 3DP до и после критического отказа.

Типичные кривые деформации и напряжения для пористых каркасов, термообработанных при 300 ° C, 1000 ° C, 1150 ° C, 1200 ° C, 1250 ° C и 1300 ° C, показаны на рис. 23.Предел прочности на сжатие и модуль упругости при сжатии были рассчитаны с использованием максимального напряжения сжатия, записанного на кривой зависимости напряжения от деформации, а также наклона линейной области перед пределом текучести. Каркас, термообработанный при температурах выше 1200 ° C, показал увеличение прочности на сжатие и модуля Юнга. Также наблюдалось расширение пластической области, что свидетельствовало о более высокой ударной вязкости.

Тенденция изменения прочности на сжатие и модуля Юнга с температурой была аналогичной для твердых и пористых образцов, хотя значения прочности и скорости изменения были ниже в пористых образцах по сравнению с твердыми.

Результаты испытания прочности на сжатие, модуля Юнга и насыпной плотности пористых и твердых образцов после термообработки при различных температурах сведены в Таблицу 3, а тенденции показаны на Рисунке 24.

Усадку напечатанных пористых и твердых образцов определяли путем измерения диаметра и толщины цилиндрических образцов до и после термообработки по сравнению с размерами, указанными в САПР. Средние значения приведены в таблице 4.На рис. 25 показаны объемная плотность, объем и вес пористых и твердых образцов в зависимости от температуры термообработки. Проценты усадки по толщине и диаметру образцов в зависимости от температуры термообработки также показаны на рис. 26.

Нагревание напечатанных каркасов при 300 ° C значительно снизило прочность на сжатие с 2,47 МПа до 0,48 МПа и от 0,7 МПа до 0,48 МПа для твердых и пористых образцов, соответственно. Такая же тенденция наблюдалась для модуля Юнга.Модуль упругости снизился с 52,11 МПа до 48,56 МПа для твердых образцов и упал с 45,13 МПа до 41,89 МПа для пористых каркасов. Насыпная плотность матриксов, термообработанных при 300 ° C, снизилась на 18% (с 0,76 г / см ³ до 0,64 г / см ³ ) и 12% (с 1,35 г / см ³ до 1,17 г / см3). см ³ ) для твердых и пористых образцов, соответственно, по сравнению с образцами в состоянии печати. Значительная потеря веса, вызванная разложением и выходом органических веществ, а также дегидратацией исходного полугидрата сульфата кальция, были основными причинами снижения плотности.

Нагревание каркасов до температуры выше 300 ° C привело к нежелательному механическому повреждению. Испытание на сжатие не могло быть выполнено на пористых образцах 500 ° C и 900 ° C, потому что они были чрезвычайно хрупкими, непрочными и могли легко сломаться (см. Рис. 11). Таким образом, в данной работе для пористых образцов, термообработанных при температурах выше 300 ° C и ниже 1000 ° C, не было документально подтверждено прочность на сжатие и модуль упругости. Недостаточная механическая прочность образцов, термообработанных в этом диапазоне температур, может быть объяснена отсутствием необходимого сцепления между напечатанными слоями и соседними частицами.Этот результат был в основном приписан частичному сгоранию органического связующего при 300 ° C и его полному удалению при 500 ° C (см. Кривую TG-DTG на рис. 10 и элементный анализ SEM-EDS на рис. 17, 18 и 19). При температуре ниже 1000 ° C система сульфата кальция не показала признаков спекания, а уплотнение (и увеличение прочности) прототипов 3DP еще не началось. Таким образом, практически ни органическое связующее, ни процесс спекания не способствовали соединению частиц и слоев, когда печатные каркасы подвергались термообработке в диапазоне температур 300–1000 ° C.

Наблюдалось очень незначительное увеличение тенденции зависимости плотности от температуры от 500 ° C до 1000 ° C. В этом диапазоне температур не наблюдалось значительной потери веса, а незначительное увеличение плотности в основном было вызвано небольшим уменьшением объема. Результаты XRD и SEM-EDS не показали изменения фазы, тогда как укрупнение микроструктуры началось при 900 ° C. Нагревание каркасов до 1000 ° C и более высоких температур существенно увеличило плотность и улучшило прочность на сжатие и модуль упругости как в пористых, так и в твердых образцах.Для твердых образцов максимальная прочность на сжатие (2,95 МПа) и модуль Юнга (65,32 МПа) были достигнуты при 1250 ° C, что превышало прочность на сжатие (2,47 МПа) и модуль Юнга (52,11 МПа) твердых образцов после печати. . Точно так же прочность на сжатие пористых образцов увеличилась с 0,08 МПа при 1000 ° C до 0,55 МПа при 1250 ° C, что было в диапазоне, сравнимом с диапазоном, сравнимым с таковым у исходной основы после печати (0,7 МПа). Модуль упругости также увеличился с 42,1 МПа при 1000 ° C до 58.12 МПа при 1250 ° C, что выше, чем у исходных матриц (45,13 МПа). Этот результат в основном был приписан прогрессу процесса спекания при температурах выше 1000 ° C, что привело к уплотнению каркасов из сульфата кальция и улучшению механических свойств подкосов (см. Микроструктуры каркасов, термообработанных при 1150 ° C, 1200 ° C. , 1250 ° C и 1300 ° C на рис.16). Начиная с 1200 ° C, часть фазы CaSO ₄ разлагается и превращается в CaO за счет выхода значительного количества SO ₃ (уравнение 4), что приводит к значительной потере веса (рис. плотность.Реакция разложения теоретически связана с потерей веса 58,81%. От 1250 ° C до 1300 ° C плотность практически не изменилась из-за компромисса между ускорением процесса спекания и потерей веса, вызванной разложением сульфата кальция.

Усадка каркасов, термообработанных при 300 ° C, составила 4,3% по диаметру и 3,67% по высоте для пористых образцов и 1,62% по диаметру и 2,9% по высоте для твердых образцов. Размеры каркасов оставались относительно постоянными между 300 ° C и 900 ° C.От 900 ° C до 1200 ° C диаметр и высота пористых образцов подверглись усадке на 14,17% и 12,42% соответственно. При температуре от 1200 ° C до 1250 ° C, хотя ожидалось, что процесс спекания при высоких температурах приведет к увеличению усадки, усадка образцов практически уменьшилась. Наблюдали компромисс между ускорением процесса спекания и потерей веса и уменьшением объема, вызванными разложением сульфата кальция, что привело к уменьшению усадки. Дальнейший нагрев от 1250 ° C до 1300 ° C облегчил процесс спекания и увеличил усадку.

Чтобы найти уровень значимости, был проведен ANOVA для размерных и весовых тестов. Результаты представлены в таблице 5. SS, df и F соответствуют сумме квадратов, степени свободы и значения F. Результаты ANOVA продемонстрировали высокую значимость тестов с P <0,001.

In vitro оценка готовых и термообработанных каркасов

Результаты измерения MTT показаны на рис. 27. Согласно стандартным протоколам экстракты порошков собирали в дни 1, 3 и 7.Впоследствии клетки MG63 подвергали различным экстракциям образцов в течение 24 часов. Результаты показали снижение жизнеспособности порошка и образцов после печати ниже 60%. Это уменьшение было связано в основном с составом готовых каркасов (рис. 17) из-за присутствия органических компонентов в порошке zp150 и связующем zb63, используемых в этой работе для 3DP.

Образец, термообработанный при 300 ° C, оказал значительное токсическое воздействие на клетки, которое в основном было вызвано продуктами, возникающими в результате частичного разложения и сгорания органических материалов, присутствующих в коммерческом связующем (zb63) и порошке (zp150).Следовательно, этой температуры может быть недостаточно для полного сгорания органических добавок.

Чтобы полностью исключить органические добавки и улучшить механические свойства образцов, образцы после печати были подвергнуты термообработке при более высокой температуре. Образцы, подвергнутые термообработке при 1150 ° C, 1200 ° C и 1250 ° C, показали значительно большую жизнеспособность по сравнению с контролем, как показано на рис. 27. Этот результат может быть связан с полным удалением токсичных органических веществ во время высокой температуры. температурный процесс нагрева.

Заключение

Каркасы из сульфата кальция, напечатанные на 3D-принтере, являются многообещающим биоматериалом для БТЭ. Однако они по-прежнему требуют значительного улучшения свойств с точки зрения требований к применению заушных слуховых аппаратов. Подход постобработки обычно используется для улучшения физических, химических и биологических свойств каркасов 3DP. В этом исследовании мы исследовали влияние термической обработки на структурные, механические и физические свойства прототипов сульфата кальция, изготовленных с использованием 3DP.

Результаты различных методов микроскопии, спектроскопии и биологических характеристик показали, что уже напечатанные каркасы и образцы, термообработанные при 300 ° C, проявляют сильную цитотоксичность in vitro, но обладают почти адекватной прочностью на сжатие. Термическая обработка образцов в температурном диапазоне 500 ° C, 900 ° C и 1000 ° C привела к получению меньшего количества цитотоксических каркасов с недостаточной механической прочностью. Этот результат был приписан отсутствию прочности связи между частицами и слоями из-за выхода органического связующего до 500 ° C и недостаточного уплотнения ниже 1000 ° C.По мере продвижения процесса спекания при температурах выше 1000 ° C были достигнуты более высокая прочность на сжатие и большая жизнеспособность. Напечатанный образец в основном состоял из фазы полугидрата сульфата кальция. Безводный сульфат кальция был единственной кристаллической фазой, присутствующей в образцах, нагретых при 500 ° C, 900 ° C, 1000 ° C и 1150 ° C. При температурах выше 1200 ° C часть сульфата кальция разлагается до оксида кальция и оксида серы, что приводит к значительной потере веса.

В этом исследовании наблюдалось существенное улучшение жизнеспособности термообработанных каркасов, даже несмотря на то, что прочность на сжатие не была значительно улучшена по сравнению с прочностью натуральной кости.Ограничения в механических свойствах все еще присутствуют в этом исследовании, что требует дальнейших исследований. Тем не менее, мы считаем, что результаты этого исследования дают лучшее представление о сложной природе процесса изготовления синтетических костных трансплантатов и каркасов с помощью последующей обработки прототипов сульфата кальция 3DP.

Сульфат кальция | Компоненты для выпечки

Химическая структура

Происхождение

Сульфат кальция содержится в известняках.Коммерчески доступный сульфат кальция получают из гипса. ^1,2

Функция

Сульфат кальция выполняет несколько функций в хлебобулочных изделиях: ^1,2

• Средство против слеживания: предотвращает слеживание, комкование или агломерацию порошка.
• Добавка для окрашивания: способствует сохранению цвета покрытий.
• Усилитель теста: модифицирует крахмал и глютен для обеспечения более стабильного теста.
• Укрепляющий агент: предотвращает разрушение во время обработки.
• Средство для отбеливания муки
• Добавка для закваски: обеспечивает пищу для дрожжей, улучшающую закваску.
• Пищевая добавка: обеспечивает питательную ценность кальцием.
• Стабилизатор и загуститель: обеспечивает консистенцию и улучшенную консистенцию.
• Текстуризатор: улучшает текстуру выпечки.
• Регулятор pH: работает как буфер pH и вспомогательное средство для обработки

Питание

Сульфат кальция можно использовать в качестве добавки кальция при обогащении хлеба и муки.Безопасным для ежедневного употребления считается до 8,5 г безводного сульфата кальция в сутки, это значение соответствует 2500 мг кальция в сутки. ³

Промышленное производство

Сульфат кальция коммерчески производится двумя способами, в зависимости от типа: ²

USG Terra Alba

• Измельчение: гипс высокой чистоты (с 20% кристаллизационной воды) измельчают до желаемого размера частиц.
• Разделение воздуха: гипс нагревается, при температурах выше 50 ^o C (122 ^o F,) выделяется часть кристаллизационной воды.При 180 ^o C (356 ^o F) более 75% воды высвобождается, и полное испарение достигается, когда температура превышает 400 ^o C (752 ^o F).

Наполнитель Snow White

• Обжиг: гипс нагревают до температур от 300 до 450 ^o ° C (572-842 ^o F) в присутствии пара в реакторе обжига.
• Измельчение: безводный сульфат кальция измельчается до желаемого размера частиц.

Заявка

Сульфат кальция используется в основном в производстве хлеба, а также для обогащения хлебной муки, печенья, пирожных и хлеба. При использовании сульфата кальция необходимо учитывать следующее: ^2,4

• В качестве отбеливателя муки: смешивают с пероксидом бензоила в соотношении не более 6: 1 по весу.
• В качестве пищевой добавки: для обогащения кальцием 0,64% сульфата кальция и 0,64%.Для оптимального обогащения можно добавить 6% эмульгатора от веса муки.
• В качестве заменителя сульфата натрия: он может заменить до 32% натрия в производстве черного хлеба без ухудшения вкусовых качеств и общего качества продукта.
• В качестве регулятора pH: может использоваться при уровне использования 0,1–0,6%.

Типичные уровни использования сульфата кальция в обычных пищевых продуктах: ²

Положения

Сульфат кальция считается GRAS FDA за его прямое добавление в пищевые продукты в количествах, не превышающих надлежащей производственной практики. ²

В ЕС сульфат кальция (E 516) считается безопасным и регулируется Комиссией ЕС № ^или 231/2012. ⁵

Список литературы

1. Льюис, Ричард Дж. Справочник по пищевым добавкам . Springer Science & Business Media, 1989.

.

2. Министерство здравоохранения и социальных служб США ». Пищевые вещества прямого действия, признанные в целом безопасными ». Название 21 Кодекс федеральных нормативных актов, часть. 184. Апрель 2019.Доступно по адресу https://www.accessdata.fda.gov/scripts/cdrh/cfdocs/cfcfr/CFRSearch.cfm?fr=184.1230&SearchTerm=calcium%20sulfate. Доступ 17 октября 2020 г.
3. Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов (EFSA). «Сульфат кальция для использования в качестве источника кальция в пищевых добавках — научное заключение Научной группы по пищевым добавкам и источникам питательных веществ, добавляемых в пищу». EFSA Journal 6.10 (2008): 814.
4. AUSIMIN. «Сульфат кальция для хлебопекарной промышленности». Технические характеристики.АУСИМИН. Доступно на: http://ausimin.com.au/PDF/1.%20Ausimin%20Terra%20Alba%201-%20Calcium%20Sulphate%20for%20the%20Baking%20industry.pdf. Доступ 17 октября 2020 г.
5. Европейская комиссия (EC). Регламент Комиссии N ^O 231/2012, устанавливающий спецификации для пищевых добавок, перечисленных в Приложениях II и III к Регламенту (ЕС) № 1333/2008 Европейского парламента и Совета.