硫酸鈣晶須的制備及應用研究進展

楊宏玉　張靖羚

摘要：因硫酸鈣晶須有許多優良性能，可用于塑料，橡膠，涂料等行業中。硫酸鈣晶須有較好的應用前景，故對硫酸鈣晶須的制備及應用進行研究具有較高的價值。本文對硫酸鈣晶須的制備方法及應用做了概述。

關鍵詞：硫酸鈣晶須;制備方法;應用

硫酸鈣晶須（CSW）是一種綠色環保無機材料。無水晶須可在1000℃以上使用，因而無水的CSW具有高的使用價值和極高的強度。[1]硫酸鈣晶須的抗拉強度和彈性模量極高，有耐高溫、高韌性、和橡膠等聚合物有較強的親和力等優點，可用于橡膠、涂料、造紙等行業。[2]CSW的應用前景廣闊。

一、硫酸鈣晶須的制備

水熱法

水熱法是用二水硫酸鈣制得的懸浮液，放入高壓釜中，在高溫高壓的環境下制得硫酸鈣晶須。Sichao Hou[3]等人研究結果表明：Mg2+對硫酸鈣晶須一維方向生長有促進作用，形成的晶須長徑比高。在MgCl2濃度為1.9710-3mol/L時，CSW的長徑比范圍50-400。

常壓酸化法

除了水熱法，制備CSW常用的另一種方法便是常壓酸化法。

Hongjuan Sun[4]等人以煙氣脫硫石膏為原料，用常壓酸化法制備CSW。研究酸浸溫度和鹽酸濃度對硫酸鈣晶須形貌的影響。結果表明：酸浸溫度70℃，鹽酸濃度3.7mol/L，制備的CSW純度和白度均高。CSW長徑比范圍在25～80。

二、硫酸鈣晶須的應用

硫酸鈣晶須在瀝青中的應用

李利勤[5]等人研究結果表明：加入硫酸鈣晶須的瀝青的高溫穩定性隨硫酸鈣晶須的摻量增加而逐步增大。Taotao Fan[6]等人研究結果表明，兩種CSW均能增強瀝青混合料的抗車轍性能，且瀝青混合料的高溫性能隨加入的硫酸鈣晶須的含量增加而增加。與半水硫酸鈣晶須相比，無水硫酸鈣晶須對瀝青混合料高溫性能具有更大的影響。此外，無水硫酸鈣晶須改性瀝青的熱穩定性優于半水硫酸鈣晶須改性瀝青。

硫酸鈣晶須在復合材料中的應用

硫酸鈣晶須可提高聚丙烯（PP）的結晶性能與力學性能，添加適量的CSW可使PP的彎曲模量、拉伸強度增加。隨著硫酸鈣晶須在PP中摻量增加，PP的熱穩定性和耐熱性增大。[7]Ying Chen[8]等人研究表明，加入改性晶須后的硅橡膠具有較好的力學性能，加入改性晶須能顯著提高硅橡膠的儲能模量，而DMA和DSC表明，改性晶須的加入能降低硅橡膠的玻璃化轉變溫度。Jiayang Cui[9]研究結果表明：改性后的CSW/PVC復合材料具有更高的儲能模量和玻璃化轉變溫度。

硫酸鈣晶須在摩擦材料中的應用

在摩擦材料中添加適量的CSW有助于提高材料的摩擦磨損性能和力學性能。Sudhan Raj Jeganmohan[10]等人研究結果表明，CSW可提高摩擦材料的力學性能。含有硫酸鈣晶須的摩擦材料磨損較小。含10%硫酸鈣晶須的材料即使在高速滑動時也表現出最穩定的摩擦系數。

硫酸鈣晶須在造紙中的應用

硫酸鈣晶須具有平滑度好，白度等特性，可代替部分植物纖維加入紙張中，并且不會降低紙張強度。鄭雅思[11]等人研究了改性硫酸鈣晶須作為紙張填充料對紙張性能的影響。研究結果表明：在紙張中添加30%改性硫酸鈣晶須，紙張的各項物理性能滿足質量要求。

3結論

目前，主要是利用工業副產石膏制備硫酸鈣晶須。我國許多工業副產石膏未得到有效利用，研究副產石膏制備硫酸鈣晶須的方法，既可以使副產石膏得到有效的利用，還可以保護環境，使資源可以得到更充分的利用。副產石膏制備得到的硫酸鈣晶須因其優良的性能，可以作為很多材料的填充劑，使材料的性能得到改善。

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