硫酸钙晶须的制备及应用评述

・专论・

IM& 化工矿物与加工2002年第9期

文章编号：（1008-75242002）09-0031-02

硫酸钙晶须的制备及应用评述

费文丽1，李征芳1，王

珩2

!

（江苏连云港222004；江苏连云港222004）1.化工部连云港设计研究院，2.连云港市技工学校，

摘要：评述硫酸钙晶须的性能特征、制备及其应用。关键词：硫酸钙；晶须；增强材料；制备；应用中图分类号：TG132.3+2

文献标识码：B

引言

晶须是一种纤维状单晶材料，晶须增强塑料

与玻璃纤维相比，无机晶须增强塑料最明显的优点在于其极高的强度，微细的尺寸，更易与树脂复合，因而更易加工，产品各向同性、外观质量优良。特别适用于制造形状复杂、尺寸精度高，表面光洁的制品。

目前，无机晶须材料的开发应用比较活跃，硫酸钙晶须以极其优良的物化性能及相对低廉的造价吸引了工业界的重视。与石膏一样，硫酸钙晶须也有二水、半水和无水之分。1

表1

密

度

早在20世纪60年代就己出现，但由于当时生产工艺复杂，价格昂贵，应用受到限制。直到20世纪80年代，日本才率先研制出廉价的钛酸钾晶须，并作为增强剂用在陶瓷、塑料中。此后，晶须的研制、开发、应用在其它发达国家得到长足进展，目前己扩展到汽车、电子电气、仪器仪表、机械制造等领域。我国对无机盐晶须的研究起步于20世纪90年代。

硫酸钙晶须的特性

硫酸钙晶须主要性能

径

熔

点

拉伸强度／G a20.5

拉伸模量／G a178

水溶性（22C）

／10-6"200

硬

度

晶须组成

／（cm-3）g・

CaSO4

2.69

长度直

／m!100"200

／m!1"4

／C1450

（莫氏）3"4

表2

项

目

几种晶须的性能比较

相对密度2.693.32.86

长度／m!100"20010"2020"30

直径／m!1"40.2"0.50.5"1.0

硫酸钙晶须是无水硫酸钙的纤维状单晶体，其尺寸稳定，平均长径比为80，具有耐高温、抗化学腐蚀、韧性好、强度高、易进行表面处理、和橡胶塑料等聚合物的亲和力强等优点，而价格却仅为具有很强的市场碳化硅晶须的200"300分之一，竞争力。

化学组成CaSO4K2O・6TiO2CaCO3

硫酸钙晶须钛酸钾晶须碳酸钙晶须

!收稿日期：2002-05-15

・31・

其主要性能见表1，与几种晶须的性能比较见表2。

理论上讲，晶须越长，对基体的增强作用越大，硫酸钙晶须在这方面具有明显的优越性。2

硫酸钙晶须的制备

硫酸钙晶须的制备方法主要有水压热法和常压酸化法。

水压热法是将质量分数小于2%的二水石膏悬浮液加到水压热器中处理，在饱和蒸汽压下，二水石膏变为细小针状的半水石膏，再经晶型稳定化处理，得到半水硫酸钙晶须。该方法生产成本高，应用受到限制。

常压酸化法是指在一定温度下，高浓度二水硫酸钙悬浮液在酸性溶液中，可以转变成针状或纤维状半水硫酸钙晶须。与水压热法相比，此方法不需要压热器，且原料质量分数大大提高，成本大幅降低，易于工业化生产。

有专利报道了利用氨碱厂废液与卤水制造硫酸钙晶须。具体方法是将氨碱厂蒸氨废液与制盐卤水混合先制得二水硫酸钙，再由二水硫酸钙通过常压酸化法制得半水硫酸钙晶须。3

硫酸钙晶须的应用

硫酸钙晶须在聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等塑料中可以改善制品的性能。以聚丙烯为例，硫酸钙晶须对改善塑料性能的作用见表3。

表3

硫酸钙晶须对塑料性能的影响

硫酸钙晶须含量

拉伸强度弯曲强度／%／MPa／MPa037.7522041.4583054.367.540

57.5

81.7

由表3可以看出：随着晶须加入量的增加，塑料的拉伸强度和弯曲强度明显提高，说明硫酸钙晶须对塑料有很好的增强效果。研究表明，硫酸钙晶须作为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯的填加剂，添加后所得制品性能良好，以填加65份和300份

计算，每吨塑料成本可降低190元和5300元左32・

右。

工程中会用到复合材料，PP／EPDM

（聚丙烯／三元乙丙橡胶）是其中的一种，硫酸钙晶须在复合材料中同样具有较好的增强作用。表4为PP／EPDM=80／20时，硫酸钙晶须加入对该复合材料性能的影响。表4

硫酸钙晶须含量对PP／EPDM性能的影响

硫酸钙晶须含量

拉伸强度弯曲强度／%／MPa／MPa[1**********]850

32

59.5

表4说明，复合材料的拉伸强度和弯曲强度随着硫酸钙晶须的增加而明显提高，表明晶须在树脂中能够均匀分散，界面粘结良好，证明硫酸钙晶须是一种优良的增强材料。

尼龙具有优越的耐热性和机械强度，多用于汽车部件。为改进其成型收缩性和弹性模量，主要使用玻璃纤维进行增强，但制件的表面光洁度并不理想。早在1977年，德国己开始了硫酸钙晶须在尼龙6中的应用研究。尼龙中含有20%的硫酸钙晶须，其弯曲强度达115N／mm2，拉伸强度达3437N／mm2，不仅大大增强了尼龙6的强度，而且使制品光洁度有了很大改善，硫酸钙晶须的应用范围因此扩展到了汽车领域。

金属铝与经高温煅烧的硫酸钙晶须制得的复合材料强度高、硬度大，是很好的载重材料。

硫酸钙晶须作为纸张的填充剂，可以改善其不透明性、可塑性、阻燃性以及印刷性能。4

硫酸钙晶须应用注意事项

半水和无水硫酸钙晶须一般需要进行晶型稳定化处理，以便有效保持晶须状态。

硫酸钙晶须是无机物，不能与聚合物很好复合，需要进行表面活性处理。加入表面活性剂的目的，可以改善晶须与聚合物的相容性，使晶须与聚合物以较强的键价力结合，从而达到增强的效果。

（下转28页）

・

产量、贸易量、消费量、需求量均应包括世界、洲、国家、地区的数据汇总表。

时间范围：应列出近十年的统计资料。需求预测分近期和远期，近期为 年，远期为 年。

根据以上资料，我们可以分析出产品的变化趋势，产品在国际市场的前景，以及国际市场对产品的需求状况，进而正确地确定产品方案及生产规模。

2. 实例

以下是某磷肥工程在可行性研究开展前所作的市场需求预测调查材料主要目录，供参考。

国际磷肥市场结构、世界主要磷肥生产国的磷矿生产能力；

近 进口量、出口量、生 年世界磷矿总产量、产能力、消费量；

近 产量、贸易量； 年世界磷酸生产能力、近 年世界磷酸铵产量；近 年世界磷酸二铵贸易量；近 年世界磷酸一铵贸易量；美国磷酸铵产销量；

贸易量、出口格局的近 年世界重钙产量、变化；

世界复合肥生产能力和产量；西欧地区复合肥出口形式；亚洲地区的复合肥工程；世界 ／ 复合肥贸易量；（上接 2页）

虽然硫酸钙晶须可以增加聚合物的拉伸强度和弯曲强度，但同时会降低其缺口冲击强度，使基体树脂韧性变差。这种影响是非线性递减的，因此使用硫酸钙晶须时要综合考虑拉伸强度、弯曲强度和冲击强度，确定其最佳用量，使材料性能均衡。

总之，硫酸钙晶须以其纤维状的结构特点，可以增强聚合物及金属的强度，使其具有良好的加工流动性，获得表面光洁度高的制件。硫酸钙晶须将以其低廉的价格和优异的功能得到迅速的推广应用。・28・

亚洲地区的 ／ 复合肥进口需求量；世界磷酸供应量与需求量；未来 年世界磷酸厂投产状况；未来 年世界磷酸生产能力；世界可能关闭的磷酸生产能力；亚洲市场的 进口量；20 未来 年世界磷酸需求量；中国各地区磷肥消耗量：

近 年中国磷肥产量，生产能力、供应量和需求量；

近 年中国复合肥产量；中国磷矿石开采规模；中国磷酸工程统计；中国磷肥的消费形式；中国主要的农业区；

（销售价格及生产成本省略）。

Feasibilitystudyapproachandmarketdemandforecast

CHE Liang-kun

（Huabei lanning&Designinstitute，

ZhuozhouHebei 727 4，China）

Thefeasibilitystudyiscarvedtothreephases，theWorkAbstract：

contentofeachphasesareintroduced.ThemarketdemandforecastshouldbeunattachedandprereCuisitetofeasibilitystudy，theexam-pleonmarketdemandforecastisprovided.feasibilitystudyapproach；marketKeywords：

demandforecast

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

（略） 参考文献

RevieWofpreparationand

applicationofcalciumsulfateWhisker

FEiWen-li，LiZheng-fang，WA GHang

（ .LianyungangDesign&Researchinstitute，theMinistryofChemicalindustry，LianyungangJiangsu222 4，China；2.LianyungangSkilledWorker’sSchool，LianyungangJiang-su222 4，China）

Theproperties，thepreparationandapplicationofAbstract：

umsulfateWhiskerWererevieWed.calciumsulfate；WhiskerKeywords：tion；application

reinforcedmaterial；prepara-calci-

硫酸钙晶须的制备及应用评述

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

费文丽， 李征芳， 王珩

费文丽,李征芳(化工部连云港设计研究院,江苏,连云港,222004)， 王珩(连云港市技工学校,江苏,连云港,222004)

化工矿物与加工

INDUSTRIAL MINERALS AND PROCESSING2002,31(9)32次

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