中國粉體網訊
碳酸鈣耳熟能詳，碳酸鈣晶須是什么呢？
晶須是指自然形成或人工合成的具有單晶結構的短纖維，其直徑非常小數量級（微米級）,具有大的長徑比，被普遍看作一維晶體材料。
目前已經開發出的晶須有數百種，包括許多金屬晶須如鎳、鐵等，氧化物晶須如MgO、ZnO等，SiC等陶瓷晶須，TiB2、ZrB2等硼化物晶須，以及其他多種無機晶須、有機晶須等。
主要無機晶須物理參數
碳酸鈣晶須是一種人工合成的單晶材料，化學式為CaCO3，相對分子量為100.09，其中CaO與CO2分別占56.03％、43.97％，其熔點為759℃，密度為2.86g/cm3。碳酸鈣晶須宏觀上通常為白色疏松粉末，在掃描電子顯微鏡下則呈針狀或纖維狀晶體，長度為20-60μm，短徑為0.5-1.0μm，長徑比為20-30，屬于文石相。
碳酸鈣晶須在白度、耐熱性、耐磨性等方面的性能優于一般材料，所以在很多領域有著很好的應用前景。
碳酸鈣晶須的顯微照片
在塑料中的應用
碳酸鈣晶須具有長徑比大且晶體尺寸小的特點，內部幾乎沒有位錯、晶界等一般晶體中存在的缺陷，力學性能接近于完整晶體，因而將其添加到塑料中增強效果非常明顯，可以有效地提高強度、彈性模量等機械性能。
實驗表明，對于聚乙烯，填充碳酸鈣晶須后的機械性能優于填充滑石粉、玻璃纖維和普通輕質碳酸鈣。碳酸鈣晶須對聚乙烯的沖擊強度增強明顯，并且相對于玻璃纖維來說，對產品的表面光滑度影響較小。
當碳酸鈣晶須替代玻璃纖維填充進尼龍材料時，所得的制品具有更好的表面光滑度，這種復合材料可用于精密塑料產品的制造。
此外，不同于其他材料，碳酸鈣晶須的成分是自然界中大量存在的，而且分布還極為廣泛。并且碳酸鈣可以與強酸發生化學反應生產二氧化碳和無機鹽。如果操作失誤，人體吸入微量碳酸鈣，也會在人體的自然反應下被分解，并不會造成傷害。所以說，使用碳酸鈣晶須作為可降解塑料的增強材料不會對自然環境造成二次污染，可以有效地減少白色污染，保護環境。
在橡膠中的應用
碳酸鈣晶須可以作為填充劑加入天然橡膠中，但是由于填充劑和天然橡膠的組合能力較差，所以會產生表面空缺的效果。所以需要對碳酸鈣晶須進行改良。陳濤等人使用Si-69、硬脂酸鈉、鈦酸酯偶聯劑對碳酸鈣晶須進行改良。實驗表明，處理后的碳酸鈣晶須的表面能更高，與天然橡膠的界面作用增強，能夠對天然橡膠的補強起到明顯的作用。
在摩擦材料中的應用
碳酸鈣晶須的耐溫性好，在摩擦材料應用可以顯著提高耐磨性，而且碳酸鈣晶須成本低廉，是替代石棉摩擦材料的理想產品。
栗利濤在汽車制動器襯片中使用碳酸鈣晶須，并考察了碳酸鈣晶須的增摩、減摩性能以及石棉、重質碳酸鈣和碳酸鈣晶須的對比。實驗結果顯示：當碳酸鈣晶須加入量為15%時，汽車制動器襯片中的摩擦系數、磨損率、力學性能得到優化；而且其整體性能比其他兩者優異。
在涂料中的應用
來源：pixabay
在涂料工業領域，碳酸鈣晶須廣泛應用于水性涂料。在水性涂料中，碳酸鈣晶須由于其具有良好形態并且分散較好，可以在涂料中充當骨架，充分發揮碳酸鈣晶須優異的機械性能。填充了碳酸鈣晶須的涂料光澤度提高，分散性變好，沉降性降低。在涂層中使用碳酸鈣晶須時，涂料的粘度明顯提升，觸變性、粘接強度與存儲穩定性也明顯提高。另外，由于碳酸鈣晶須的特性，可以在硅溶膠和乳液溶液中均勻分布，從而減少涂料的不連續性，效果非常明顯。
在造紙中的應用
目前人們對紙張的需求依然很大，在造紙工業中，使用顆粒狀碳酸鈣作為填充材料已經大大提升了紙張的性能與印刷速度，而使用碳酸鈣晶須作為填充材料的紙在前者的基礎上，又具備了更加良好的印刷適應性，同時碳酸鈣晶須可以用作添加劑，生產高白度和更好平整度的紙張。碳酸鈣晶須由于其特殊的形態與性能，使用碳酸鈣晶須制造的紙張比使用方解石制造的紙張具有更加良好的可印刷性，更高的強度與更好的留著率。所以由于這種優勢，碳酸鈣晶須在造紙工業具有很好的發展前景，尤其是對一些具有不同用途與不同需求的紙張生產來說，碳酸鈣晶須不可或缺。
在醫學材料中的應用
碳酸鈣晶須除了應用于工業制造領域外，還被普遍應用于醫學材料。鈣元素是人體內不可或缺的元素，通常以磷酸鈣的形式存在于人體中，是骨骼的主要成分。人們可以通過填充碳酸鈣晶須制備人工骨復合材料，并改善材料的力學性能。徐執揚等人采用混合溶液法制備了人工骨復合材料。實驗結果表明，人工制造的骨材料不會對人體細胞造成傷害，具有極大的醫用價值。此外，碳酸鈣晶須還被認為是一種綠色、無毒的生物醫學興奮劑。碳酸鈣晶須在醫學領域還被用作活性材料，制作培養基。可以說碳酸鈣晶須也能在醫學領域大放異彩。
結語
碳酸鈣晶須是繼納米碳酸鈣之后的又一種新型無機填料，碳酸鈣晶須產品附加值較高，是碳酸鈣行業轉型升級的重要方向之一。
參考資料：
徐佳麗.電化學法制備碳酸鈣晶須及除垢的試驗研究
于亞杰.方解石制備碳酸鈣晶須的影響因素及機理研究
王東意.白云石一步法制備氫氧化鎂和碳酸鈣及機理探究
（中國粉體網編輯整理/黑金）
注：圖片非商業用途，存在侵權告知刪除！
