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硫酸钙晶须
硫酸钙晶须，别名：硫酸钙纤维，石膏晶须，石膏纤维；
英文名称：calcium sulfate whisker，缩写：csw；
化学式：caso4。
硫酸钙晶须是以纤维石膏为原材料, 通过人为控制, 以单晶形式生长的，具有均匀的横截面、完整的外形、完善的内部结构的纤维状（须状）单晶体。其基本性能指标如下：
平均直径 1-4um
平均长度 80-1000um
平均长径比 80～250
caso4含量 ≥99.9%
白度 ≥98%
熔点 1450℃
折光指数 1.585
水溶性(22℃) <1200ppm
密度 2.69ɡ/㎝3
松散密度 0.1-0.4ɡ/㎝3
抗张强度 20.5gpa
抗张模量 178 gpa
莫氏硬度 3-4
ph值 6-8
硫酸钙晶须具有高强度、高模量、高韧性、高绝缘性、耐磨耗、耐高温、耐酸碱、抗腐蚀、红外线反射性良好、易于表面处理、易与聚合物复合、无毒等诸多优良的理化性能。
硫酸钙晶须集增强纤维和超细无机填料二者的优势于一体，可用于树脂、塑料、橡胶、涂料、油漆、造纸、沥青、摩擦和密封材料中作补强增韧剂或功能型填料；又可直接作为过滤材料、保温材料、耐火隔热材料、红外线反射材料和包覆电线的高绝缘材料。
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硫酸钙晶须
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。现在塑胶、橡胶和许多化工制品，均采用填充料以降低成本和提高相关性能：采用有机或无机纤维体起增强作用。其中无机填料有：硅灰石、白炭黑、碳酸钙等；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。硫酸钙晶须基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。主要有一下几个方面：
（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，当从薄壁制品加工的形状和尺寸的几何精度而言，硫酸钙晶须叫玻璃纤维极具优势。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，对薄壁制品的影响就越小。硫酸钙晶须长度为50-200μm，直径1-4μm；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，而添加玻璃纤维的在边、角地方有玻纤支出，显得粗糙。
（2）尺寸的稳定性好。
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，其中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。表现在制品的尺寸上，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。这对于高精度的电子、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，能保证制品的尺寸和外姓精密度。短切纤维在pp和abs中，对尺寸的稳定行有一定的提高，但和硫酸钙晶须相比较，还有一定的差距。具体见下表。
表1、玻璃纤维与硫酸钙晶须增强材料收缩率的比较：
树脂
收缩率（%） pp abs
玻纤增强 晶须增强 玻纤增强 晶须增强
纵向： 2.1 0.41 0.03 0.13
横向： 0.8 0.16 0.40 0.10
纵向/横向： 2.56 0.56 13.3 1.30
（3）、提高制品的表面光洁度。
在电子、电器和日用生活品种，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，虽长径比比较大，但尺寸很小。在增强制品时比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的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℃，硫酸钙晶须增强后热变形温度为90℃；纯pp粉对pp母粒，可通过加入硫酸钙晶须增强，且热变形温度从81..73℃提高到118.64℃。
（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，混合设施所受到的磨损相当严重，其主要原因为玻璃纤维具有极高的表面硬度和刚度，这是应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57.5mpa；对增韧pp而言，其缺口冲击强度可达到162j/m。
（7）、降低磨损。
可代替石棉，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的介电性能，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，价格仅为碳化硅晶须的1/1000。
例17：硫酸钙晶须增强铝基复合材料进行发黑处理的应用
配方：
配方1
配方2
ld2(锻造铝合金)复合材料
lc4(超硬铝合金)复合材料
晶须材料(体积分数为10%)
晶须材料(体积分数为35%)
naoh溶液(浓度为90g/l)
naoh溶液(浓度为80g/l)
hno3溶液(浓度为10%)
hno3溶液(浓度为5%)
h2so4溶液
h2so4溶液
coac2溶液(浓度为40 g/l)
coac2溶液(浓度为45 g/l)
na2s溶液(浓度为40 g/l)
kmno4溶液(浓度为40 g/l)
效果：配方1—按照必要的流程处理，其结果表明，在晶须增强ld2复合材料的表面得到了色调均匀、与基底结合良好的黑色层。
配方2—按照必要的流程处理，其结果表明，在晶须增强lc4复合材料的表面得到了色调均匀黑色膜。
参考文献：中华人民共和国国家知识产权局发明专利 申请号：93117016.8
申请人：哈尔滨工业大学 黑龙江省哈尔滨市哈尔滨工业大学金属材料及工艺系 邮编150006
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