硫酸钙晶须简介

硫酸钙晶须简介

硫酸钙晶须，又称石膏晶须，国际商品名称为“ONOPA-GPF”，是无水硫酸钙的纤维状单晶体，白色疏松针状物，具有完善的结构、完整的外形、特定的横截面、稳定的尺寸，其平均长径比一般为20~50。微溶于水，在水溶液中呈中性。具有颗粒状填料的细度、短纤维填料的长径比、耐高温、耐酸碱性、抗化学腐蚀、韧性好、电绝缘性好、强度高、易进行表面处理，与树脂、塑料、橡胶相容性好，能够均匀分散，pH值接近中性。优良的增强功能和阻燃性。和其他无机晶须相比，硫酸钙晶须是无毒的绿色环保材料。

硫酸晶须的性能优良、应用广泛。（1）复合材料增强：硫酸晶须适合作为塑料、橡胶、聚氨酯、金属及陶瓷的增强组元。在塑料和橡胶中加入硫酸晶须可以起增强增韧的作用，还可以使制品的可加工性增强，成型收缩率降低，表面光洁度提高。可提高机械强度、耐热性。（2）摩擦材料：硫酸晶须无毒，适合作石棉代用品。西方国家已禁止在摩擦材料中使用石棉，特别轿车摩擦片。硫酸晶须，可提高摩擦系数的稳定性及耐磨性。（3）环境工程：石膏晶须因其具有较大比较表面积，可用作过滤材料除去废气及废水中的有害杂质。（4）沥青改性：用于沥青料及增强剂，提高沥青的软化温度。（5）涂料和油漆：加入石膏晶须的涂料和油漆附着能力强、耐温、绝缘性好。（6）加入无水硫酸钙晶须可提高环氧树脂黏结强度。其增强效果超过石英粉、氧化铝、白炭黑、超细硅酸铝等到添加剂。随着无水硫酸钙晶须的加大，环氧树脂黏结的拉伸强度和剪切强度均上升，但增大到一定值后反而下降。本公司采用硅烷偶联剂对无水硫酸钙晶须表面处理后，黏结强度可明显提高；将改性无水硫酸钙晶须与石英粉混合使用，黏结效果更佳。

一、优势

硫酸钙晶须添加到下游产品中的优势，是针对一般无机填料纤维而言的。现在塑料、橡胶和许多化工制品，均采用填充料以降低成本或提高相关性能：采用有机或无机纤维基体起增加作用。其中无机填料主要有：硅灰石、白碳黑、碳酸钙粉等；增强纤维主要有：玻璃纤维、碳纤维、硅灰石纤维和涤纶纤维等。一百根硫酸钙晶须的粗细，相当于一根玻璃纤维。由于晶须极细而又近乎完全结晶，结构中容不下会削弱晶体的较大缺陷，所以力学强度极高，等于临近原子间的力。硫酸钙晶须集聚有无机填料和增强纤维的优势于一身，应用于制品中，体现出优异的综合性能。主要有以下几个方面：

（1）在薄壁制品中添加的优势

抛开硫酸钙晶须对薄壁制品其他性能的提高，单从薄壁制品加工的形状和尺寸的几何精度而言，硫酸钙晶须较玻璃纤维极具优势。薄壁制品的形状和尺寸对添加纤维的尺寸有严格的要求，纤维的长度、直径和长径比，对薄壁制品的外观质量及薄壁制品注射流动性产生决定性的影响。长径比适中，长度和直径越小，对薄壁制品的质量影响就越小。硫酸钙晶须长度为20-100um，直径1-3um；而玻璃纤维为长纤维，即使短切纤维也以毫米做计量单位。对具体添加硫酸钙晶须和玻璃纤维的制品，如聚四氟乙烯片材，从实测和感官都体现了添加硫酸钙晶须的精细，而添加玻璃纤维在边、角地方有玻纤支出，显得粗糙。、

（2）尺寸稳定性好

硫酸钙晶须添加到相关制品中，由于其尺寸、长径比及工艺的影响，其取向没有长纤维和短切纤维有规则，这在微观上改变制品的同时，而使得制品显示各向同性。长纤维及短切纤维在增强制品时，都是按近于同一方向（纵向）排列，这使纵向和横向性能产生差异。表现在制品尺寸上，纵向和横向收缩率的差异较大，从而使制品在环境影响时发生挠曲和变形。这对于高精密的电子、家电零部件的质量产生极大的影响。而硫酸钙晶须应用于制品中，纵向和横向收缩率差异较小，能保证制品尺寸和外观的精密度。短切纤维在PP和ABS中，对尺寸的稳定性有一定的提高，但和硫酸钙晶须相比较，还有一定差距。具体见下表。

表1：玻纤与硫酸钙晶须增强材料收缩率的比较

（3）提高制品的表面光洁度

在电子、电器和日用生活品中，制品的表面光洁度，是人们所要求的质量指标之一。由于硫酸钙晶须表现为纤维增强，虽长径比较大，但尺寸很小。在增强制品时不表现类似长纤维增强时所表现的粗糙、不平整、不光泽等现象。

（4）提高制品的耐热温度

硫酸钙晶须具有无机填料的热均匀性，熔点为1450℃，在900℃时，仍保持其原有的机械性能。将其加到制品中能显著地提高制品的耐热温度。如奇美757的ABS材料，基体热变形温度为84℃，硫酸钙晶须增强后的热变形温度为90℃；纯PP粉对PP母粒,可能通过加入硫酸钙晶须增强,且将热变形温度从℃提高到℃

（5）减少对设备的磨损

众所周知，利用玻璃纤维增强聚合物时，混合设置所受到的磨损相当严重，其主要原因为玻纤具有高度的表面硬度和刚度，这是因为硫酸钙晶须不仅表面硬度比较低，更在于其细微的结构和具有良好的流动性。

（6）增韧和增强

硫酸钙晶须是一种短纤维，对制品有增强的性能。硫酸钙晶须添加到制品中时，采用不同规格的晶须和不同的添加工艺，能达到不同的增韧、增强效果、拉伸强度可达；对增韧PP而言，其缺口冲击强度可达到162J/M。

（7）降低磨损

可替代石棉，作无石棉的摩擦材料。

（8）提高模具的充满程度

在纤维增强压铸、浇铸成型时，添加硫酸钙晶须比添加其他纤维有较好的流动性，能充满整个模具，使制品尺寸更加精确，提高成材率。

（9）提高介电性能

添加硫酸钙晶须后可提高制品介电性能，从而可用于电子、电器及家电零部件。

（10）提高熔融指数

硫酸钙晶须在添加到聚四氟乙烯、聚氨酯、PP、ABS时其熔融指数和基体相当，并且可根据具体要求进行调节。

（11）无毒

硫酸钙晶须无毒，可用于食品的过滤。而玻璃纤维吸入肺中容易致癌。

（12）具有价格优势

二、国内外硫酸钙晶须应用实例

1．硫酸钙晶须应用于PBT、PA66中

硫酸钙晶须可用于热固体树脂和热塑性树脂。硫酸钙晶须应用于PBT、PA66中，其挠曲强度、和热变形温度都较硅灰石添加有所提高。具体见下表：

表2：硫酸钙晶须在PBT、PA66中应用效果

2．硫酸钙晶须在聚丙酸脂薄膜中的应用