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1、前言
石膏，又名細(xì)理石、寒水石、白虎等，主要化學(xué)成分為硫酸鈣（CaSO4）的水合物。石膏長(zhǎng)期被應(yīng)用于膠凝材料、地坪材料、內(nèi)墻膩?zhàn)�、防火材料、水泥添加�?/span>、硫酸、水泥、化肥、石膏繃帶和固定裝置、中藥、模具等眾多領(lǐng)域。
不過雖然石膏應(yīng)用非常廣泛，甚至在很多領(lǐng)域不可或缺，但其附加值并不高，似乎并沒有什么長(zhǎng)處。
石膏顆粒 圖源：河南永泰石膏
2、硫酸鈣晶須
硫酸鈣晶須（CSW）也稱石膏晶須，具有完善的結(jié)構(gòu)、完整的外形、特定的橫截面、穩(wěn)定的尺寸，長(zhǎng)徑比一般為10-100，是名副其實(shí)有“長(zhǎng)處”的石膏。在已經(jīng)商品化的晶須產(chǎn)品當(dāng)中，硫酸鈣晶須具有價(jià)格低廉、性能優(yōu)良、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，市場(chǎng)前景非常的廣闊。
硫酸鈣晶須 圖源：海納新材料
3、硫酸鈣晶須類型及特性
（1）二水硫酸鈣
DH的含量在工業(yè)和自然界占比最多，不具有膠凝性，脫水處理才可加以利用。DH為單斜晶系，晶體外觀為纖維狀、針狀、片狀等，具有不可溶性，通常用CaSO4·2H2O脫水制作其他低水態(tài)硫酸鈣。
（2）半水硫酸鈣
HH分為α和β型，為三方晶系，有凝膠性。結(jié)構(gòu)中有約為0.3nm的孔洞，容易與游離水結(jié)合，水化迅速。實(shí)際應(yīng)用需要先對(duì)表面改性處理。一般α型HH顆粒大、比表面積小、水化速度慢、需水量小、硬化后強(qiáng)度高、表面能相對(duì)較低。綜合來看，α-HH價(jià)值高于β-HH。
（3）無水硫酸鈣
AH分為CaSO4Ⅰ、CaSO4Ⅱ、α-CaSO4Ⅲ、β-CaSO4Ⅲ。AH-Ⅲ為六方晶系，分為α、β兩種，分別由α和β型HH脫水而來。CaSO4Ⅱ?qū)儆谛狈骄�，在自然中可以穩(wěn)定存在，由其他高態(tài)硫酸鈣高溫脫水而來。CaSO4Ⅰ屬于立方晶系，低于1000℃會(huì)轉(zhuǎn)為AH-Ⅱ。
硫酸鈣基本性能指標(biāo)
4、硫酸鈣晶須應(yīng)用
（1）生物陶瓷類材料
半水合硫酸鈣（HH）作為生物陶瓷類材料，因其優(yōu)異的力學(xué)性能、生物相容性、骨導(dǎo)電性、骨整合性甚至骨誘導(dǎo)性而被認(rèn)為是骨移植材料的首選，被廣泛用作牙印模和種植材料、骨移植替代物、陶瓷基質(zhì)、支架或載體，用于骨再生輸送生長(zhǎng)因子和固定骨折區(qū)。
值得一提的是，硫酸鈣作為生物材料在臨床上應(yīng)用已久，但研究表明，硫酸鈣不具備骨誘導(dǎo)性和成骨特性。另外，在骨缺損區(qū)域，硫酸鈣的降解明顯快于骨生成。因此，提高硫酸鈣的成骨誘導(dǎo)率，延緩其降解，有望使其成為一種較好的骨缺損替代材料。為了提高骨替代物的成骨誘導(dǎo)能力，BMP-2或VEGF等分子被用來顯著增強(qiáng)間充質(zhì)細(xì)胞的募集和成骨分化。但由于其活性保存時(shí)間短，臨床應(yīng)用受到限制。因此，探尋安全有效的分子或者活性物質(zhì)改良硫酸鈣的骨誘導(dǎo)性及骨愈合能力是臨床面臨的亟待解決的問題。
（2）瀝青改性劑
瀝青用于道路建設(shè)，在一些溫差大的華北地區(qū)，隨著溫度和交通壓力的長(zhǎng)時(shí)間影響，路面會(huì)出現(xiàn)開裂等現(xiàn)象。硫酸鈣晶須能夠很好的代替有機(jī)纖維用于瀝青的改性，改性后的瀝青可以提高路面的抗裂性能及耐久性能、減少瀝青中晶須團(tuán)聚現(xiàn)象、降低瀝青對(duì)溫度的敏感性。
（3）造紙?zhí)盍?/span>
近年來的研究發(fā)現(xiàn)，用硫酸鈣晶須代替部分植物纖維作為紙張?zhí)盍�，可有效提升紙張性能。在抄紙過程中加入硫酸鈣晶須可明顯提高紙張白度，添加20%的改性硫酸鈣晶須可使紙張白度在91%以上，當(dāng)添加量為30%時(shí)，紙張的各指標(biāo)均能滿足一般印刷紙張的質(zhì)量要求。硫酸鈣晶須獨(dú)特的紙張強(qiáng)度增強(qiáng)功能及價(jià)格優(yōu)勢(shì)，在未來造紙行業(yè)中的應(yīng)用前景廣闊。
（4）高分子填料
因硫酸鈣晶須的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，其強(qiáng)度接近于材料原子價(jià)鍵間的理論強(qiáng)度，是現(xiàn)有高分子材料中最常用的填充和增強(qiáng)材料，在基體材料中起到支撐或是骨架的作用，具有較高的附加值。
尤其是改性后的硫酸鈣晶須為填充材料通過一系列工藝制得以硫酸鈣晶須為增強(qiáng)體的復(fù)合材料，可以提高無機(jī)晶須與基體的相容性和界面黏結(jié)，與未加入改性硫酸鈣晶須之前相比，提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能、耐熱性能等。目前改性硫酸鈣晶須廣泛應(yīng)用于聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、環(huán)氧樹脂、聚合物聚己二酸丁二酯（PBAT）。
（5）環(huán)保材料
硫酸鈣晶須的粒徑小、表面積大、表面能較高，因而具有較高的表面吸附力，易與其他物質(zhì)結(jié)合，因此硫酸鈣晶須是一種性能優(yōu)良的綠色環(huán)保吸附材料。
（6）過濾材料
硫酸鈣晶須因其具有表面積大、價(jià)格低廉、無毒等優(yōu)點(diǎn)，在飲品行業(yè)中還被用作飲料、啤酒等的過濾材料。
（7）其他應(yīng)用
由于其良好的相容性和平滑性，在油漆行業(yè)中被用作涂料改性劑，提高涂料的黏附力和表面平滑度；由于其良好的耐磨性，可用作摩擦增強(qiáng)材料，提高摩擦材料的摩擦磨損性能；在保溫、隔音材料中摻入硫酸鈣晶須，還可有效提高材料的保溫、降噪性能，實(shí)用價(jià)值高。
3、結(jié)語
硫酸鈣晶須是一種廉價(jià)、無毒的綠色晶須材料，具有廣闊的市場(chǎng)前景。但硫酸鈣晶須的應(yīng)用還不是很成熟，生產(chǎn)建筑石膏、作為水泥緩凝劑等傳統(tǒng)的利用方式附加值較低，未來需要著重探索其新的應(yīng)用領(lǐng)域，一則提高產(chǎn)品附加值，二則便于解決大量廢棄石膏堆存問題，響應(yīng)國(guó)家綠色發(fā)展保護(hù)環(huán)境的號(hào)召。
參考文獻(xiàn)
霍騰飛，硫酸鈣晶須制備與應(yīng)用研究進(jìn)展，延安大學(xué)
趙梅，硫酸鈣晶須的制備及應(yīng)用研究進(jìn)展，四川久大蓬萊鹽化有限公司
王浩驊，硫酸鈣改性及其填充高分子材料的研究進(jìn)展，常州大學(xué)材
李東晨，硫酸鈣人工骨修復(fù)骨缺損的研究進(jìn)展，延安大學(xué)
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