中國粉體網訊
1、碳酸鈣晶須簡介
碳酸鈣晶須是一種新型針狀材料，因其結晶形式為單晶，晶體內部幾乎無缺陷，具有強度高、模量高、耐熱與隔熱性好等優良特性，與塑料復合時和基體樹脂的相容性好，可以改善制品的加工性能，提高力學性能，所以廣泛應用于汽車、塑料、電氣部件制造、高光潔度結構部件制造等領域。碳酸鈣晶須有方解石、文石和球霞石３種類型，目前大量使用和正在研究的碳酸鈣晶須幾乎都是方解石型，而文石型、球霞石型制品很少。
（圖片來源：網絡）
2、碳酸鈣晶須的改性研究
由于CaCO3表面CO32-離子有相當大比例可被水解，導致粒子表面因存在大量的羥基而變為親水疏油，在有機介質中難于均勻分散，與基料之間沒有結合力，易造成界面缺陷。根據氫鍵作用理論，CaCO3粒子干燥時，表面羥基相互作用形成氫鍵，粒子間依靠氫鍵作用而相互聚集，從而形成硬團聚。所以必須對CaCO3晶須進行表面改性，以降低表面能，減小CaCO3顆粒間的附聚力，改善在基體中的分散性和分散穩定性，降低兩相界面張力，調節疏水性，提高與有機基料之間的潤濕性和結合力。
將晶須表面處理后用于PVC、HDPE等塑料的填料，可以有效地改善填料與基體之間的界面狀況，增強界面粘接強度，達到提高彎曲強度、沖擊強度以及尺寸穩定性等目的，從而替代價格昂貴的工程塑料，用于汽車、化工、家電等高附加值領域。改性晶須還可用于提高材料耐磨性，碳酸鈣晶須耐溫性好，用于摩擦材料可以顯著提高耐磨性，另外，改性碳酸鈣晶須可廣泛應用于電氣部件制造、高光潔度結構部件制造等領域。
目前碳酸鈣的改性方法有很多，如局部反應改性、表面包覆改性、高能表面改性及機械化學改性等。其中局部反應改性因方法簡單易行而應用最多，尤其適合于表面活性劑與偶聯劑類表面改性。目前，用表面活性劑（硬脂酸和硬脂酸鈉）改性碳酸鈣晶須是工業上碳酸鈣表面改性最為成熟的技術，但是改性之后的碳酸鈣晶須在用作PVC、HDPE等塑料的填料時，仍然有一定的不足，如在塑料中填充不均勻，影響其力學性能等。
國內外學者對碳酸鈣粉末的改性進行了研究，在國外，日本和美國均進行了碳酸鈣晶須的研究與開發，并有不少相關專利發表。日本在碳酸鈣粉末表面改性處理方面處于領先地位，如日本丸尾鈣株式會社開發的產品特點為：價格低，經濟性好；增強制品內部各向同性且表面平滑；耐熱性好，折射率接近樹脂，已應用于塑料、橡膠、醫學、化妝品等許多領域。英國著名的ICI公司開發的汽車底漆專用碳酸鈣粉末產品長期壟斷整個歐洲市場。
陳晰等研究了3種硬脂酸系改性劑對碳酸鈣晶須表面處理的影響，結果表明，經改性處理后，碳酸鈣晶須表面粗糙并包覆一層表面改性劑，且由透明變為不透明。表面性能提高，硬脂酸改性的復合材料綜合物理性能較優。
李均等利用雙螺桿擠出機制備了聚丙烯(PP)、碳酸鈣晶須芳綸漿粕系列復合材料，比較了硬脂酸鋅與聚丙烯接枝馬來酸酐(PP-g-MAH)改善相容性的效果。結果表明，PP-g-MAH改善了纖維與PP基體以及碳酸鈣晶須與PP基體之間的親和性，效果要好于硬脂酸鋅。
張家林等分別采用鋁鈦復合偶聯劑和鈦酸酯偶聯劑改性碳酸鈣晶須，通過測定改性后碳酸鈣晶須的活化度、吸油值及黏度作為改性效果評價指標，確定兩種改性劑改性碳酸鈣晶須最佳工藝條件。
3、碳酸鈣晶須的應用
（1）增強塑料
碳酸鈣晶須增強塑料的應用，具有以下特點：有纖維增強和填充能力；優良的表面光滑性能及很高的尺寸穩定性；加工性好；使用性能好；造價低廉。故在工程塑料方面具有廣闊的市場前景。從部分文獻資料看，對碳酸鈣晶須作為增強劑研究較多的材料有PP，其次是尼龍、PBT、PVC等。
（圖片來源：網絡）
（2）摩擦材料
碳酸鈣晶須耐溫性好，用于摩擦材料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。20世紀90年代，碳酸鈣晶須就已被應用到作為摩擦材料的汽車剎車片和離合器中，用以防止高溫下摩擦材料耐磨性能和摩擦系數的下降。
（圖片來源：網絡）
（3）造紙
由于碳酸鈣晶須具有特殊的柱狀方向性，作造紙填料時能夠與原紙表面平行而緊密地排列，而且其白度和填充性都很高，與用粒狀碳酸鈣填充的紙張相比，顯示出優越的印刷適應性。尤其是在一些特殊要求的紙張中，更具有良好的應用前景。
（圖片來源：網絡）
（4）涂料
碳酸鈣晶須還可作為涂料的增粘劑，能很好地改善涂料的粘度，增加觸變性，提高涂料的抗開裂、附著力、粘結強度等性能。
（圖片來源：網絡）
4、小結
盡管碳酸鈣晶須還有很多使用中的問題，有待進一步研究和完善，但其具有發展潛力的高性價比，使其成為繼納米碳酸鈣之后的又一新型填料，具有很好的生產和應用前景。
參考資料：
李麗匣.碳酸鈣晶須表面改性研究
張詠梅等.碳酸鈣晶須的表面改性研究
周莉等.碳酸鈣晶須表面聚合改性方法的研究
楊濤.碳酸鈣晶須制備、表面改性及應用
注：圖片非商業用途，存在侵權告知刪除！
