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稀土在轻工、纺织业中的应用

来源: 本站原创 日期:2009-01-16 加入收藏

一、稀土在纺织和皮革工业中的应用

  稀土用于纺织和皮革工业是我国科技工作者开拓出的独具特色的稀土应用领域,前景十分广阔。经过多年的研究和推广,工艺技术也日臻完善,并取得了明显的经济效益和社会效益。稀土在纺织和皮革工业中主要用于皮革鞣制、皮毛染色、棉纺、毛纺和合成纤维的印染等。由于稀土染色是在原有染色工艺流程和设备的基础上,经过适当改进而形成的一种新工艺,这就为稀土染色工艺的推广奠定了基础。

1 稀土助染

稀土(主要用氯化稀土)添加在酸性染料(包括强酸性、弱酸性及酸性媒介染料)中,起到助染作用,可以提高上染率、调整染料和纤维的亲和力、提高染色牢度、改善纤维的色泽、外观质量及手感柔软度、节约染料及减少环境污染、减轻劳动强度和降低动力消耗等。

稀土染色应用的推广已有10多年的历史。稀土已应用在羊毛、晴纶、纯棉、锦纶、真丝、粘胶、人造棉、亚麻、苎麻等各种天然纤维、化纤及其混纺染色助染。曾先后在20多个省、市、自治区的数百家纺织企业推广过稀土助染技术,并取得了显著的经济效益和社会效益。采用稀土助染,上染率提高,助剂用量减少,水的用量也减少,降低和减少了污水排放量和处理费用。

2 稀土助鞣

稀土助鞣剂不仅可提高皮革的品级,而且可降低成本。采用稀土混合鞣剂鞣制皮革,可以代替部分红钒,大量降低铬用量,减少了制革工业中废水对环境的污染。用稀土混合鞣剂鞣制的产品,革面细致紧密,皮板柔软,皮毛色泽光亮蓬松、手感好、耐洗、异味减少、拉抗强度及崩裂力和化学性能均达到纯铬鞣制的水平,有较显著的经济效益和社会效益。

二、稀土在塑料工业中的应用

  "七五"以来,稀土在该领域的应用曾取得过长足发展,我国先后开发出稀土塑料稳定剂、稀土添加MC尼龙等。

  塑料工业是重要的基础原材料工业。稀土化合物在塑料工业中主要被用作塑料助剂。塑料助剂不仅能显著地改善塑料的加工性能和使用性能,而且可以降低其生产成本、降低能耗、提高生产效率。因此,助剂对塑料工业的发展具有不可忽视的重要作用。稀土可以用作聚氯乙烯塑料的热稳定剂,消除铅、镉等重金属的污染,提高产品性能。作为改性剂的稀土可以使我国重要的MC尼龙工程塑料的物理机械和化学性能明显提高。

  PVC加工用稀土稳定剂是近几年来新开发出来的一种稀土应用产品,目前已显示出非常好的应用前景。该产品以30%的氧化镧为主要原料,现已有商品出售,但生产厂家不多,生产规模也很小。有些技术问题尚未彻底解决。有些名为稀土稳定剂产品,实际上只是在其产品中加入了少量的稀土。我国PVC塑材主要用作民用建筑材料,塑钢门窗是它的主要产品。根据国家建筑节能规划,国家将鼓励发展塑钢门窗,限制使用铝合金门窗,从2000年起,铝合金门窗将逐步被塑钢门窗所替代。随着我国塑料加工行业的发展,稀土在该领域将有一个大的发展。按国内100家塑料建材企业计算,每年需稀土稳定剂10000吨,需要消耗稀土3000吨。

  塑料工业中用的红色颜料有无机、有机两大类。无机盐有镉、铅及铁的盐类。镉盐颜色鲜红,但因镉有毒,而日益受到环境保护的限制;铅盐是桔红色,也因有毒不宜采用;铁盐是棕红色、不鲜艳。有机红虽然色彩艳丽,但其遮盖能力、弥散能力、抗渗漏及热稳定性等均不如无机颜料。无机颜料还不易退色和变形。法国罗地亚公司开发出稀土硫化物Ce2S3无机红颜料,这种颜料无毒,无环保问题。已在聚丙烯塑料中试用。据报道,仅在美国和欧洲,分别有87%和80%的塑料中使用到镉颜料,这两个市场每年就需2100吨以上的颜料,而世界的塑料年消费量超过4300万吨。稀土硫化物颜料将为稀土提供可观的新市场。

  另外,我们还应积极开展塑料功能性添加剂的研究,如利用稀土化合物的荧光性质,制成发光塑料;利用稀土磁性材料,制成磁性塑料;利用稀土化合物的光转换性能,制成具有光转换性质的塑料等,这些产品不仅市场广阔,而且都是社会和人民生活迫切需要的。

、稀土在油漆工业中的应用

  稀土油漆催干剂。油漆是用途十分广泛的涂料,从桥梁、房屋建筑到各种车辆和机械设备,从家庭门窗、家具到丰富多彩的儿童玩具,都要使用油漆。

  油漆催干剂是油漆工业中不可缺少的助剂。如果不加入催干剂,油漆的漆膜就很难自然干燥,往往需要数天甚至数月,而加入催干剂则可缩短到几小时,即可干燥成膜。油漆制造业传统采用钴/铅系列催干剂,其主要缺点是,铅有毒,并使产品易产生沉淀,而钴价格昂贵,我国资源少,主要依靠进口。特别是铅,由于毒性大,会损害人体健康和污染环境,国际上对油漆含铅量都加以严格限制,尤其是用在儿童玩具和家具上的各种油漆。

  从20世纪80年代开始,我国科技工作者陆续研究开发出一系列的稀土油漆催干剂,已成功用于五大类几十个品种的油漆生产上,目前我国稀土催干剂的年用量3000余吨,应用的各类油漆15~20万吨。稀土催干剂通常采用稀土脂肪酸和稀土环烷酸络合物为原料。它们可以部分甚至全部取代传统催干剂中的铅锰锌钙等组分,可明显减少钴的用量,既可制得低铅或无铅油漆,又能简化生产工艺过程。所生产出的油漆颜色浅,附着力强,漆膜鲜亮干实,油漆质量明显提高,为我国油漆制造业闯出一条新路,具有良好的经济和环境效益。

四、稀土在建筑材料中的应用

  建筑业是我国支柱产业之一,稀土在建筑行业也同样有着广阔的应用前景。建筑领域材料需求多样化、高性能化。含稀土的高强度低合金钢、不锈钢在建筑中被广泛应用在高层建筑、体育场、铁路工程、桥梁工程、海港建设及海洋石油井架和大型水电站。上海已将万吨的稀土钢用于杨浦大桥、东方明珠电视塔、高架桥公路和大型体育场工程。另外,现在还有以稀土元素作为添加剂烧制的水泥,其中添加0.02%~0.05%的稀土氧化物就可以全部或部分替代水泥原料中的铁粉,可大幅度提高水泥的强度和产量,降低能耗和生产成本。在建筑业中,稀土保温材料、稀土防水保温涂料和高效建筑群墙体材料具有很好的保温和防水效果。

  稀土在轻工纺织业中的应用前景十分广阔,该市场亦具有明显的中国特色。"七五"以来,稀土在该领域的应用有了长足发展,我国先后开发出稀土催干剂、稀土保温材料、稀土塑料稳定剂,各类稀土有机无机催化剂、稀土添加剂等几十种。目前我国稀土催干剂生产技术非常成熟,它被油漆行业所采用,它代替钴及其他传统的有机金属催干剂,具有无铅低毒等优点,目前我国年需稀土催干剂7000吨,有较大市场潜力。表1列出了1990~2003年我国稀土在轻工纺织业中的消费量。


表1 1990~2003年我国稀土在轻工纺织业中的消费量(REO,吨)
 

年份
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
消费量
70
100
100
130
170
190
190
190
190
190
190
190
190
200

  由表1可见,1990年以来稀土在轻工纺织业中的应用有明显地增长,主要是由于稀土油漆催干剂和塑料热稳定剂用量的扩大。从1996~2003年,稀土在轻纺业中的消费量基本没有变化,说明我国稀土在此领域的应用已进入稳定期。
 

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