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
分别用硫酸钙晶须和斜方晶体结构的硫酸钙硬石膏粉为聚丙烯酸脂薄膜的增强剂。由结果可清楚看到，后者对性能无改进，而加入18%的硫酸钙晶须与填料的对照物相比较，抗张强度几乎增强了一倍，模量增加了5倍之多。详见下表：
表3：硫酸钙晶须在聚丙烯酸脂中的应用
3．尼龙6
PA6采用硫酸钙晶须增强后，其抗张强度、挠曲强度及热畸变温度均匀有显著提高，而其中抗张强度提高了一倍。硫酸钙晶须增强PS6的结果如表4所示：
表4硫酸钙晶须增强PA6的效果
三、推荐应用产品及性能指标
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l PA66
商品名：LA-PA66-H01
拉伸强度：134 MPa(23℃) 弯曲强度：118 MPa(23℃)
弯曲模量：6Gpa 伸长率：4%
缺口冲击强度：㎡邵氏硬度:80
热变形温度:239℃ MPa) 熔融指数:10min
成型收缩率:该性能指标适用于自动打字机凸轮，电子和电器开关，汽车，船舶的油孔盖，转速表齿轮等。
l 聚丙烯
商品名：LA-PP-H01
拉伸强度：(23℃) 弯曲强度:
断裂伸长率:% 缺口冲击强度:㎡
邵氏硬度:44 维卡软化点:℃
热变形温度:℃熔融指数:10min
成型收缩率:纵向% 横向(23℃)
无水硫酸钙晶须可用来增强聚丙烯（见下表）随着无水硫酸钙晶须用量的增加，材料的拉伸强度、弯曲强度均有升高。当无水硫酸钙晶须的加入量超过20%时，缺口冲击强度明显上升。
表：无水硫酸钙晶须增强聚丙烯的力学性能
该指标适用于汽车前护板、后车罩、空气过滤器罩、风扇罩、加热器壳、电池箱及内部装饰面板；电器上做各种仪器表壳、盖和各种零部件；在化工方面用于真空过滤壳体、过滤板、阀门、管件等。