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1、碳酸鈣晶須簡(jiǎn)介
碳酸鈣晶須是一種新型針狀材料，因其結(jié)晶形式為單晶，晶體內(nèi)部幾乎無(wú)缺陷，具有強(qiáng)度高、模量高、耐熱與隔熱性好等優(yōu)良特性，與塑料復(fù)合時(shí)和基體樹(shù)脂的相容性好，可以改善制品的加工性能，提高力學(xué)性能，所以廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、塑料、電氣部件制造、高光潔度結(jié)構(gòu)部件制造等領(lǐng)域。碳酸鈣晶須有方解石、文石和球霞石３種類(lèi)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。
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2、碳酸鈣晶須的改性研究
由于CaCO3表面CO32-離子有相當(dāng)大比例可被水解，導(dǎo)致粒子表面因存在大量的羥基而變?yōu)橛H水疏油，在有機(jī)介質(zhì)中難于均勻分散，與基料之間沒(méi)有結(jié)合力，易造成界面缺陷。根據(jù)氫鍵作用理論，CaCO3粒子干燥時(shí)，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(tuán)聚。所以必須對(duì)CaCO3晶須進(jìn)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(wěn)定性，降低兩相界面張力，調(diào)節(jié)疏水性，提高與有機(jī)基料之間的潤(rùn)濕性和結(jié)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(qiáng)界面粘接強(qiáng)度，達(dá)到提高彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度以及尺寸穩(wěn)定性等目的，從而替代價(jià)格昂貴的工程塑料，用于汽車(chē)、化工、家電等高附加值領(lǐng)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(yīng)用于電氣部件制造、高光潔度結(jié)構(gòu)部件制造等領(lǐng)域。
目前碳酸鈣的改性方法有很多，如局部反應(yīng)改性、表面包覆改性、高能表面改性及機(jī)械化學(xué)改性等。其中局部反應(yīng)改性因方法簡(jiǎn)單易行而應(yīng)用最多，尤其適合于表面活性劑與偶聯(lián)劑類(lèi)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(yè)上碳酸鈣表面改性最為成熟的技術(shù)，但是改性之后的碳酸鈣晶須在用作PVC、HDPE等塑料的填料時(shí)，仍然有一定的不足，如在塑料中填充不均勻，影響其力學(xué)性能等。
國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)碳酸鈣粉末的改性進(jìn)行了研究，在國(guó)外，日本和美國(guó)均進(jìn)行了碳酸鈣晶須的研究與開(kāi)發(fā)，并有不少相關(guān)專(zhuān)利發(fā)表。日本在碳酸鈣粉末表面改性處理方面處于領(lǐng)先地位，如日本丸尾鈣株式會(huì)社開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品特點(diǎn)為：價(jià)格低，經(jīng)濟(jì)性好；增強(qiáng)制品內(nèi)部各向同性且表面平滑；耐熱性好，折射率接近樹(shù)脂，已應(yīng)用于塑料、橡膠、醫(yī)學(xué)、化妝品等許多領(lǐng)域。英國(guó)著名的ICI公司開(kāi)發(fā)的汽車(chē)底漆專(zhuān)用碳酸鈣粉末產(chǎn)品長(zhǎng)期壟斷整個(gè)歐洲市場(chǎng)。
陳晰等研究了3種硬脂酸系改性劑對(duì)碳酸鈣晶須表面處理的影響，結(jié)果表明，經(jīng)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?yōu)椴煌该�。表面性能提高，硬脂酸改性的�?fù)合材料綜合物理性能較優(yōu)。
李均等利用雙螺桿擠出機(jī)制備了聚丙烯(PP)、碳酸鈣晶須芳綸漿粕系列復(fù)合材料，比較了硬脂酸鋅與聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐(PP-g-MAH)改善相容性的效果。結(jié)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(fù)合偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑改性碳酸鈣晶須，通過(guò)測(cè)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(píng)價(jià)指標(biāo)，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(yīng)用
（1）增強(qiáng)塑料
碳酸鈣晶須增強(qiáng)塑料的應(yīng)用，具有以下特點(diǎn)：有纖維增強(qiáng)和填充能力；優(yōu)良的表面光滑性能及很高的尺寸穩(wěn)定性；加工性好；使用性能好；造價(jià)低廉。故在工程塑料方面具有廣闊的市場(chǎng)前景。從部分文獻(xiàn)資料看，對(duì)碳酸鈣晶須作為增強(qiáng)劑研究較多的材料有PP，其次是尼龍、PBT、PVC等。
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（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(chǎn)品。20世紀(jì)90年代，碳酸鈣晶須就已被應(yīng)用到作為摩擦材料的汽車(chē)剎車(chē)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(shù)的下降。
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（3）造紙
由于碳酸鈣晶須具有特殊的柱狀方向性，作造紙?zhí)盍蠒r(shí)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(yōu)越的印刷適應(yīng)性。尤其是在一些特殊要求的紙張中，更具有良好的應(yīng)用前景。
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（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(kāi)裂、附著力、粘結(jié)強(qiáng)度等性能。
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4、小結(jié)
盡管碳酸鈣晶須還有很多使用中的問(wèn)題，有待進(jìn)一步研究和完善，但其具有發(fā)展?jié)摿Φ母咝詢(xún)r(jià)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(chǎn)和應(yīng)用前景。
參考資料：
李麗匣.碳酸鈣晶須表面改性研究
張?jiān)伱返?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(yīng)用
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