碳酸钙晶须 用途与合成方法
中文名：碳酸钙晶须
英文名：Calcium carbonate whisker
分子式：CaCO3
分子量：100.09 长度：20-30μm、30-40μm、50-80μm
直径：0.5-1.2μm
长径比：20-30
pH值：9-9.5
水分：0.3%
吸油量：50ml/g
热稳定温度：640
溶解度：不溶于水
性状：白色针状固体
味道：无味
商品样图：见下图
碳酸钙晶须是碳酸钙三种晶体形态之一，具有摩擦性能稳定、机械强度高以及热衰退与热恢复性能较好等特性。是一种具有良好应用前景的一种新型无机填充材料。 目前碳酸钙晶须可以通过如下五种方法制备，具体如下：
1、 碳酸化法
碳酸化法是目前较为常用的一种方法。通过向Ca(OH)2水装料中通入CO2气体来实现,在Ca(OH)2浆料中,预先加入针状碳酸钙晶种或有利于晶体沿一维方向生长的磷酸系化合物、Mg2+盐等晶型控制剂。通过控制Ca(OH)2浆料的浓度、反应温度及CO2气体的通入速度等气液反应条件合成碳酸钙晶须。具体制备路径如下：
图1碳酸化法制备碳酸钙晶须工艺流程图
此法的优点是工艺简单,操作易控制,易实现工业化;镁盐可回收重复利用,无副产物生成;原料来源广泛,成本低;产品质量稳定。缺点是反应时间较长，温度控制要求严格。
2、复分解制备法[5]
复分解制备法是可溶性的碳酸盐溶液与可溶性(或微溶性)钙盐溶液之间的反应。一般水溶性钙盐与碳酸盐溶液反应总是生成方解石,文石型晶须的合成需要严格控制反应温度、料浆浓度、反应时间、搅拌强度等合成条件。该法的最大弱点就是反应物的浓度不能太高。此外,该法由于溶液浓度、温度的不均一,会影响碳酸钙晶须的纯度和均匀性。
3、Ca(HCO3)2制备法
严等人通过加热Ca(HCO3)2溶液,使Ca(HCO3)2分解,成功制备出纯度为99.53%、平均长径比为24.1的CaCO3晶须。同时探索了反应温度、反应时间及KCl、MgCl2、CaCl2等物质浓度的变化对碳酸钙晶须特性的影响。
4、尿素水解法
尿素水解法是利用尿素水解缓慢释放出CO32-,降低文石合成的过饱和度,一般用可溶性钙盐(CaCl2或Ca(NO3)2等)作为钙源,CO32-的生成速度随尿素水解速度而定,因此碳酸钙晶须的形貌与大小比较容易控制。采用尿素与可溶性Ca2+盐体系反应,利用尿素水解产生的二氧化碳来制备晶须。
5、其他方法
张利等在不加入任何结晶控制剂的条件下,采用CaCl2和Na2CO3的稀溶液并加的均相反应法制得了具有较好光滑性和长径比、分布均一的文石型破酸钙晶须。陈先勇等以废弃磷石膏为钙源水热合成碳酸钙晶须,研究了不同反应前驱物和添加剂对碳酸钙样品晶形的影响。 1、增强塑料
在以聚丙烯为代表的通用树脂中常加人滑石粉和玻璃纤维，以提高聚丙烯的弹性模量、冲击强度和尺寸稳定性。滑石粉是形状为1-5μm的盘状物质，不像纤维那样能较大幅度地提高弯曲模量和尺寸稳定性;而长纤维又往往影响制件的美观性和平滑性。因此，碳酸钙晶须这类新型短纤维材料就显示出了其独特的性能：有纤维增强和填充能力;优良的表面光滑性能及很高的尺寸精密和稳定性，加工性好，增强的复合材料再生循环、使用性能好，造价低廉。
2、 摩擦材料
碳酸钙晶须耐温性好，用于摩擦材料可以显著提高耐磨性。而碳酸钙晶须的原材料廉价丰富，制造成本低，因而极有可能取代石棉而成为新的摩擦材料。主要用于汽车工业中的鼓状刹车片、片状刹车片、刹车衬里、离合器摩擦片上等。
3、 造纸填料
由于碳酸钙晶须具有特殊的柱状方向性，作造纸填料时能够与原纸表面平行而紧密地排列，而且其白度和填充性都很高，与用粒状碳酸钙填充的纸张相比，显示出优越的印刷适应性。尤其是在一些特殊要求的纸张中，更显现出其较大的应用前景。
4、其他领域
王等人研究表明：碳酸钙晶须加入硅溶胶、VAE(乙烯-乙酸乙烯酷共聚物)乳液、苯丙乳液等基体中，不仅可以显著提高复合体系的黏度，而且可以改善抗开裂性、附着力、强度等。
以上关于碳酸钙晶须的物化性质，合成工艺信息由Chemicalbook的郑编辑整理。 [1] 李纠.以氯化镁为晶型控制剂制备碳酸钙晶须[J].硅酸盐学报,2005(33)
[2] 贺云果.碳酸钙晶须的制备与应用研究进展[J].材料导报,2005(19)
[3] 项久兴.碳酸钙晶须的应用研究进展[J]. 精细与专用化学品,2010(18)
[4] 谢英惠.晶须碳酸钙的合成研究[J].化工科技,2000(08)
[5] 陈先勇.以废弃磷石膏为原料水热合成碳酸钙晶须的研究[J].环境工程学报,2008(12)
[6] 杨明山.碳酸钙晶须制备及其对聚丙烯的改性[J].现代塑料加工应用,2008(20)
[7] 王会利.碳酸钙晶须在涂料中的应用[J].涂料工业,2004(34)
[8] 李明.碳酸钙晶须与碳纤维混杂增强油井水泥石力学性能[J].石油勘探与开发,2015(42)
[9] 李明.碳酸钙晶须改善固井水泥浆性能研究[J].硅酸盐通报,2014(33)
[10] 陈大勇.碳酸钙晶须的制备进展[J].池州学院学报,2007(21)
[11] 杨明山.碳酸钙晶须的制备及表征[J].辽宁石油化工大学学报,2007(27)
[12] 李丽匣.碳酸钙晶须的应用现状及制备技术[J].有色矿冶,2005(21)
[13] 张咏梅.碳酸钙晶须的表面改性研究[J]. 辽宁石油化工大学学报,2013(33)
[14] 徐坤.碳酸钙晶须表面改性的工艺研究[J].中国陶瓷,2013(49)
[15] 谢元彦.溶胶-凝胶法制备碳酸钙晶须[J]. 粉末冶金材料科学与工程，2009(14)
[16] 刘庆峰.晶须碳酸钙的制备和结构特性[J]. 硅酸盐通报,2000(04)
[17] 朱万诚.晶须碳酸钙的合成进展[J].现代化工,2004(24)
英文名：Calcium carbonate whisker
分子式：CaCO3
分子量：100.09 长度：20-30μm、30-40μm、50-80μm
直径：0.5-1.2μm
长径比：20-30
pH值：9-9.5
水分：0.3%
吸油量：50ml/g
热稳定温度：640
溶解度：不溶于水
性状：白色针状固体
味道：无味
商品样图：见下图
碳酸钙晶须是碳酸钙三种晶体形态之一，具有摩擦性能稳定、机械强度高以及热衰退与热恢复性能较好等特性。是一种具有良好应用前景的一种新型无机填充材料。 目前碳酸钙晶须可以通过如下五种方法制备，具体如下：1、 碳酸化法
碳酸化法是目前较为常用的一种方法。通过向Ca(OH)2水装料中通入CO2气体来实现,在Ca(OH)2浆料中,预先加入针状碳酸钙晶种或有利于晶体沿一维方向生长的磷酸系化合物、Mg2+盐等晶型控制剂。通过控制Ca(OH)2浆料的浓度、反应温度及CO2气体的通入速度等气液反应条件合成碳酸钙晶须。具体制备路径如下：
图1碳酸化法制备碳酸钙晶须工艺流程图
此法的优点是工艺简单,操作易控制,易实现工业化;镁盐可回收重复利用,无副产物生成;原料来源广泛,成本低;产品质量稳定。缺点是反应时间较长，温度控制要求严格。
2、复分解制备法[5]
复分解制备法是可溶性的碳酸盐溶液与可溶性(或微溶性)钙盐溶液之间的反应。一般水溶性钙盐与碳酸盐溶液反应总是生成方解石,文石型晶须的合成需要严格控制反应温度、料浆浓度、反应时间、搅拌强度等合成条件。该法的最大弱点就是反应物的浓度不能太高。此外,该法由于溶液浓度、温度的不均一,会影响碳酸钙晶须的纯度和均匀性。
3、Ca(HCO3)2制备法
严等人通过加热Ca(HCO3)2溶液,使Ca(HCO3)2分解,成功制备出纯度为99.53%、平均长径比为24.1的CaCO3晶须。同时探索了反应温度、反应时间及KCl、MgCl2、CaCl2等物质浓度的变化对碳酸钙晶须特性的影响。
4、尿素水解法
尿素水解法是利用尿素水解缓慢释放出CO32-,降低文石合成的过饱和度,一般用可溶性钙盐(CaCl2或Ca(NO3)2等)作为钙源,CO32-的生成速度随尿素水解速度而定,因此碳酸钙晶须的形貌与大小比较容易控制。采用尿素与可溶性Ca2+盐体系反应,利用尿素水解产生的二氧化碳来制备晶须。
5、其他方法
张利等在不加入任何结晶控制剂的条件下,采用CaCl2和Na2CO3的稀溶液并加的均相反应法制得了具有较好光滑性和长径比、分布均一的文石型破酸钙晶须。陈先勇等以废弃磷石膏为钙源水热合成碳酸钙晶须,研究了不同反应前驱物和添加剂对碳酸钙样品晶形的影响。 1、增强塑料
在以聚丙烯为代表的通用树脂中常加人滑石粉和玻璃纤维，以提高聚丙烯的弹性模量、冲击强度和尺寸稳定性。滑石粉是形状为1-5μm的盘状物质，不像纤维那样能较大幅度地提高弯曲模量和尺寸稳定性;而长纤维又往往影响制件的美观性和平滑性。因此，碳酸钙晶须这类新型短纤维材料就显示出了其独特的性能：有纤维增强和填充能力;优良的表面光滑性能及很高的尺寸精密和稳定性，加工性好，增强的复合材料再生循环、使用性能好，造价低廉。
2、 摩擦材料
碳酸钙晶须耐温性好，用于摩擦材料可以显著提高耐磨性。而碳酸钙晶须的原材料廉价丰富，制造成本低，因而极有可能取代石棉而成为新的摩擦材料。主要用于汽车工业中的鼓状刹车片、片状刹车片、刹车衬里、离合器摩擦片上等。
3、 造纸填料
由于碳酸钙晶须具有特殊的柱状方向性，作造纸填料时能够与原纸表面平行而紧密地排列，而且其白度和填充性都很高，与用粒状碳酸钙填充的纸张相比，显示出优越的印刷适应性。尤其是在一些特殊要求的纸张中，更显现出其较大的应用前景。
4、其他领域
王等人研究表明：碳酸钙晶须加入硅溶胶、VAE(乙烯-乙酸乙烯酷共聚物)乳液、苯丙乳液等基体中，不仅可以显著提高复合体系的黏度，而且可以改善抗开裂性、附着力、强度等。
以上关于碳酸钙晶须的物化性质，合成工艺信息由Chemicalbook的郑编辑整理。 [1] 李纠.以氯化镁为晶型控制剂制备碳酸钙晶须[J].硅酸盐学报,2005(33)
[2] 贺云果.碳酸钙晶须的制备与应用研究进展[J].材料导报,2005(19)
[3] 项久兴.碳酸钙晶须的应用研究进展[J]. 精细与专用化学品,2010(18)
[4] 谢英惠.晶须碳酸钙的合成研究[J].化工科技,2000(08)
[5] 陈先勇.以废弃磷石膏为原料水热合成碳酸钙晶须的研究[J].环境工程学报,2008(12)
[6] 杨明山.碳酸钙晶须制备及其对聚丙烯的改性[J].现代塑料加工应用,2008(20)
[7] 王会利.碳酸钙晶须在涂料中的应用[J].涂料工业,2004(34)
[8] 李明.碳酸钙晶须与碳纤维混杂增强油井水泥石力学性能[J].石油勘探与开发,2015(42)
[9] 李明.碳酸钙晶须改善固井水泥浆性能研究[J].硅酸盐通报,2014(33)
[10] 陈大勇.碳酸钙晶须的制备进展[J].池州学院学报,2007(21)
[11] 杨明山.碳酸钙晶须的制备及表征[J].辽宁石油化工大学学报,2007(27)
[12] 李丽匣.碳酸钙晶须的应用现状及制备技术[J].有色矿冶,2005(21)
[13] 张咏梅.碳酸钙晶须的表面改性研究[J]. 辽宁石油化工大学学报,2013(33)
[14] 徐坤.碳酸钙晶须表面改性的工艺研究[J].中国陶瓷,2013(49)
[15] 谢元彦.溶胶-凝胶法制备碳酸钙晶须[J]. 粉末冶金材料科学与工程，2009(14)
[16] 刘庆峰.晶须碳酸钙的制备和结构特性[J]. 硅酸盐通报,2000(04)
[17] 朱万诚.晶须碳酸钙的合成进展[J].现代化工,2004(24)
