碳酸鈣晶須是繼納米碳酸鈣之后的又一種新型無(wú)機(jī)填充，無(wú)毒，無(wú)氣味，呈白色篷松狀固體（顯微鏡下為針狀單晶體）。晶須是在受控條件下培植生長(zhǎng)的高純纖細(xì)單晶，其晶體結(jié)構(gòu)近乎完整，不含有晶界、位錯(cuò)、空洞等晶體缺陷，因而具有優(yōu)異的力學(xué)性能及物理性能。碳酸鈣晶須材料是一種環(huán)保的晶須材料，具有造價(jià)低廉、性能優(yōu)異的特點(diǎn)，作為新一代填充材料該產(chǎn)品具有如下性能和特點(diǎn)：

1. 綜合性能高的機(jī)械強(qiáng)度，并在使用過(guò)程中能減振，防滑，降噪，吸波，綜合性能好，摩擦系數(shù)高，耐磨性能和耐熱性能高。  

2. 摩擦性能穩(wěn)定，熱衰退與熱恢復(fù)性能較好，特別是碳酸鈣晶須的填充更將增摩減磨有機(jī)地統(tǒng)一在一個(gè)體系中，高溫摩擦磨損性能優(yōu)越。   

3. 產(chǎn)品壽命能提高30%，能減少芳淪纖維，鋼纖維，紫銅，鈦酸鉀，等高價(jià)值材料的用量，使摩擦材料成本大大降低。   

4. 原料來(lái)源豐富，價(jià)格低，不會(huì)因?yàn)樵蠁?wèn)題而對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)生影響， 產(chǎn)品摩擦后產(chǎn)生的粉末無(wú)毒，污染小。

碳酸鈣晶須是以來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉的石灰石為原料，在較低溫度（<100< span="">℃）水相體系中即可制得，與其它需要高溫或較復(fù)雜工藝制得的晶須材料相比，碳酸鈣晶須的制造成本低、工藝簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化生產(chǎn)；生產(chǎn)和使用過(guò)程潔凈、無(wú)污染。 

碳酸鈣晶須顯微圖像

一、碳酸鈣晶須的制備：

1、碳酸化法

碳酸化法是目前國(guó)內(nèi)外研究最多，也是較為成熟的一種方法。通過(guò)向Ca(OH)2水裝料中通入CO2氣體來(lái)實(shí)現(xiàn)，在Ca(0H)2漿料中，預(yù)先加入針狀碳酸鈣晶種或有利于晶體沿一維方向生長(zhǎng)的磷酸系化合物、Mg2+鹽等晶型控制劑。通過(guò)控制Ca(0H)2漿料的濃度、反應(yīng)溫度及CO2氣體的通入速度等氣液反應(yīng)條件合成碳酸鈣晶須。類(lèi)似于工業(yè)上合成輕質(zhì)碳酸鈣的氣液法，因此也有人稱(chēng)此法為氣液合成法。碳酸化法制備的碳酸鈣晶須絕大部分是文石相含有少量的方解石相，顯微鏡和掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)晶須的進(jìn)行了形貌分析，結(jié)果表明所制備的碳酸鈣晶須表面光滑、均勻性好、長(zhǎng)徑比大。

2、復(fù)分解制備法

復(fù)分解制備法是可溶性的碳酸鹽溶液與可溶性(或微溶性)鈣鹽溶液之間的反應(yīng)。一般水溶性鈣鹽與碳酸鹽溶液反應(yīng)總是生成方解石，文石型晶須的合成需要嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度、料漿濃度、反應(yīng)時(shí)間、攪拌強(qiáng)度等合成條件。該法的最大弱點(diǎn)就是反應(yīng)物的濃度不能太高。若想將較高濃度的可溶性碳酸鹽溶液加入到可溶性鈣鹽溶液中進(jìn)行反應(yīng)制備碳酸鈣晶須，困難較大。為了能夠提高反應(yīng)物的濃度，往往需要向反應(yīng)體系中添加各種晶型控制劑。此外，該法由于溶液濃度、溫度的不均一，會(huì)影響碳酸鈣晶須的純度和均勻性。  

3、尿素水解法

尿素水解法是利用尿素水解緩慢釋放出C032-，降低文石合成的過(guò)飽和度，一般用可溶性鈣鹽(CaCl2或Ca(N03)2等)作為鈣源，C032-的生成速度隨尿素水解速度而定，因此碳酸鈣晶須的形貌與大小比較容易控制。采用尿素與可溶性Ca2+鹽體系反應(yīng)，利用尿素水解產(chǎn)生的二氧化碳來(lái)制備晶須。 此法的優(yōu)點(diǎn)在于CO32-的產(chǎn)生速度受尿素水解速度的控制而恒定，所以能生成均一的文石相碳酸鈣晶須。缺點(diǎn)是尿素用量大(是鈣鹽用量的3倍)，成本高，不適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。而且需在恒定的高溫(110℃)高壓條件下進(jìn)行所以能耗大、危險(xiǎn)性高。

二、碳酸鈣晶須的應(yīng)用  

1、在造紙領(lǐng)域中的應(yīng)用

文石型碳酸鈣晶須較傳統(tǒng)方解石型碳酸鈣填料有更高的留著率，更小的紙張強(qiáng)度降低率。用碳酸鈣晶須可以替代部分木漿(草漿)，減少天然植物纖維的消耗和制漿過(guò)程中廢水的排放等。同時(shí)紙張的白度、強(qiáng)度、透氣性、韌性等均會(huì)明顯改善。還可以減少常用的滑石粉、二氧化鈦、普通碳酸鈣、高嶺土之類(lèi)的填料對(duì)紙張的強(qiáng)度、松厚度、粘度等所產(chǎn)生的負(fù)面影響。因此，碳酸鈣晶須在造紙行業(yè)上的應(yīng)用，綜合效益好。

2、在復(fù)合材料中的應(yīng)用  

碳酸鈣晶須的直徑細(xì)小，對(duì)塑料起著微觀增強(qiáng)效果，用其增強(qiáng)的塑料制品表面光潔度高，能用于精密塑料制品的成型碳酸鈣晶須具有強(qiáng)度高、模量高、耐熱與隔熱性好等優(yōu)良特性，是一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的綠色環(huán)保材料。用其增強(qiáng)高分子材料，可將無(wú)機(jī)晶須的剛性、尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性與高分子材料的韌性相結(jié)合，制備出高性能的高分子復(fù)合材料。

3、在建材中的應(yīng)用

纖維狀無(wú)機(jī)填充物歷來(lái)被認(rèn)為有致癌的危險(xiǎn)，纖維頭部銳利易刺入肺中而引起炎癥發(fā)展成癌變。（可參考石棉危害的相關(guān)文獻(xiàn)）環(huán)保型碳酸鈣晶須作為填充物時(shí)，由于碳酸鈣在酸性條件下可分解成為可溶性物質(zhì)，因此它的粉塵即使被操作人員吸入后，也能在人體內(nèi)分泌酶的作用下被分解而排出體外，對(duì)人體的安全無(wú)危害性影響。因此，可以說(shuō)碳酸鈣晶須是一種綠色建筑材料原料。 碳酸鈣晶須與水泥基材料具有良好的相容性，不同摻量水平下，碳酸鈣晶須摻量對(duì)水泥基復(fù)合材料力學(xué)性能均有比較可觀的增強(qiáng)效果，而且碳酸鈣 晶須對(duì)水泥漿料流動(dòng)度的劣化影響不顯著，明顯低于碳纖維。將碳酸鈣晶須這一新型晶體纖維狀材料應(yīng)用于通用水泥中，通過(guò)改善復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)增韌的目標(biāo)，顯著提高增強(qiáng)體系的綜合性能。碳酸鈣晶須將成為水泥基增強(qiáng)材料的新銳，為纖維混凝土的研究和應(yīng)用開(kāi)拓了新的領(lǐng)域。

4、在摩擦材料中的應(yīng)用

使用了碳酸鈣晶須的剎車(chē)片，在機(jī)動(dòng)車(chē)剎車(chē)過(guò)程中，能夠使剎車(chē)片的摩擦系數(shù)不發(fā)生大的變化，尤其是長(zhǎng)時(shí)間剎車(chē)過(guò)程中，不會(huì)因?yàn)閯x車(chē)時(shí)導(dǎo)致剎車(chē)片溫度的升高引起剎車(chē)片的失效或“抱死”，從而提高了剎車(chē)片使用過(guò)程中的安全性能。江南大學(xué)研究人員選用碳酸鈣晶須用于汽車(chē)制動(dòng)器襯片，研究了其增摩減磨性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)配方含15%碳酸鈣晶須時(shí)，具有高溫摩擦系數(shù)穩(wěn)定、磨損率小、力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)，綜合性能及性?xún)r(jià)比高。

5、在涂料中的應(yīng)用

碳酸鈣晶須作為涂料的增粘劑，能顯著提高涂料的黏度，增加觸變性，提高涂料的抗開(kāi)裂、附著力、粘接強(qiáng)度等性能。將碳酸鈣晶須加入硅溶膠、VAE（乙烯-乙酸乙烯酯共聚物）乳液、苯丙乳液等基體中，不僅可以顯著提高復(fù)合體系的黏度，而且可以改善抗開(kāi)裂性、附著力、強(qiáng)度等。受基體的保護(hù)作用，碳酸鈣晶須在硅溶膠、苯丙乳液中的斷裂現(xiàn)象很少，完整的碳酸鈣晶須能夠起到骨架的作用，更好地發(fā)揮其優(yōu)異的力學(xué)性能。  

小結(jié)：綜上所訴，碳酸鈣晶須的優(yōu)異性能使得它的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。碳酸鈣企業(yè)如果加大投入，大力開(kāi)發(fā)實(shí)用化的碳酸鈣晶須生產(chǎn)工藝技術(shù)，一旦能夠獲得以較低成本大規(guī)模生產(chǎn)碳酸鈣晶須的技術(shù)成果，必將推動(dòng)碳酸鈣晶須粉體迅速應(yīng)用于汽車(chē)、造紙、電氣、涂料等眾多行業(yè)領(lǐng)域。企業(yè)將由此獲得強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

（粉體圈 作者：敬之）