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1、前言
石膏，又名细理石、寒水石、白虎等，主要化学成分为硫酸钙（CaSO4）的水合物。石膏长期被应用于胶凝材料、地坪材料、内墙腻子、防火材料、水泥添加剂、硫酸、水泥、化肥、石膏绷带和固定装置、中药、模具等众多领域。
不过虽然石膏应用非常广泛，甚至在很多领域不可或缺，但其附加值并不高，似乎并没有什么长处。
石膏颗粒 图源：河南永泰石膏
2、硫酸钙晶须
硫酸钙晶须（CSW）也称石膏晶须，具有完善的结构、完整的外形、特定的横截面、稳定的尺寸，长径比一般为10-100，是名副其实有“长处”的石膏。在已经商品化的晶须产品当中，硫酸钙晶须具有价格低廉、性能优良、绿色环保等优点，市场前景非常的广阔。
硫酸钙晶须 图源：海纳新材料
3、硫酸钙晶须类型及特性
（1）二水硫酸钙
DH的含量在工业和自然界占比最多，不具有胶凝性，脱水处理才可加以利用。DH为单斜晶系，晶体外观为纤维状、针状、片状等，具有不可溶性，通常用CaSO4·2H2O脱水制作其他低水态硫酸钙。
（2）半水硫酸钙
HH分为α和β型，为三方晶系，有凝胶性。结构中有约为0.3nm的孔洞，容易与游离水结合，水化迅速。实际应用需要先对表面改性处理。一般α型HH颗粒大、比表面积小、水化速度慢、需水量小、硬化后强度高、表面能相对较低。综合来看，α-HH价值高于β-HH。
（3）无水硫酸钙
AH分为CaSO4Ⅰ、CaSO4Ⅱ、α-CaSO4Ⅲ、β-CaSO4Ⅲ。AH-Ⅲ为六方晶系，分为α、β两种，分别由α和β型HH脱水而来。CaSO4Ⅱ属于斜方晶系，在自然中可以稳定存在，由其他高态硫酸钙高温脱水而来。CaSO4Ⅰ属于立方晶系，低于1000℃会转为AH-Ⅱ。
硫酸钙基本性能指标
4、硫酸钙晶须应用
（1）生物陶瓷类材料
半水合硫酸钙（HH）作为生物陶瓷类材料，因其优异的力学性能、生物相容性、骨导电性、骨整合性甚至骨诱导性而被认为是骨移植材料的首选，被广泛用作牙印模和种植材料、骨移植替代物、陶瓷基质、支架或载体，用于骨再生输送生长因子和固定骨折区。
值得一提的是，硫酸钙作为生物材料在临床上应用已久，但研究表明，硫酸钙不具备骨诱导性和成骨特性。另外，在骨缺损区域，硫酸钙的降解明显快于骨生成。因此，提高硫酸钙的成骨诱导率，延缓其降解，有望使其成为一种较好的骨缺损替代材料。为了提高骨替代物的成骨诱导能力，BMP-2或VEGF等分子被用来显著增强间充质细胞的募集和成骨分化。但由于其活性保存时间短，临床应用受到限制。因此，探寻安全有效的分子或者活性物质改良硫酸钙的骨诱导性及骨愈合能力是临床面临的亟待解决的问题。
（2）沥青改性剂
沥青用于道路建设，在一些温差大的华北地区，随着温度和交通压力的长时间影响，路面会出现开裂等现象。硫酸钙晶须能够很好的代替有机纤维用于沥青的改性，改性后的沥青可以提高路面的抗裂性能及耐久性能、减少沥青中晶须团聚现象、降低沥青对温度的敏感性。
（3）造纸填料
近年来的研究发现，用硫酸钙晶须代替部分植物纤维作为纸张填料，可有效提升纸张性能。在抄纸过程中加入硫酸钙晶须可明显提高纸张白度，添加20%的改性硫酸钙晶须可使纸张白度在91%以上，当添加量为30%时，纸张的各指标均能满足一般印刷纸张的质量要求。硫酸钙晶须独特的纸张强度增强功能及价格优势，在未来造纸行业中的应用前景广阔。
（4）高分子填料
因硫酸钙晶须的结构优势，其强度接近于材料原子价键间的理论强度，是现有高分子材料中最常用的填充和增强材料，在基体材料中起到支撑或是骨架的作用，具有较高的附加值。
尤其是改性后的硫酸钙晶须为填充材料通过一系列工艺制得以硫酸钙晶须为增强体的复合材料，可以提高无机晶须与基体的相容性和界面黏结，与未加入改性硫酸钙晶须之前相比，提高了复合材料的力学性能、耐热性能等。目前改性硫酸钙晶须广泛应用于聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、环氧树脂、聚合物聚己二酸丁二酯（PBAT）。
（5）环保材料
硫酸钙晶须的粒径小、表面积大、表面能较高，因而具有较高的表面吸附力，易与其他物质结合，因此硫酸钙晶须是一种性能优良的绿色环保吸附材料。
（6）过滤材料
硫酸钙晶须因其具有表面积大、价格低廉、无毒等优点，在饮品行业中还被用作饮料、啤酒等的过滤材料。
（7）其他应用
由于其良好的相容性和平滑性，在油漆行业中被用作涂料改性剂，提高涂料的黏附力和表面平滑度；由于其良好的耐磨性，可用作摩擦增强材料，提高摩擦材料的摩擦磨损性能；在保温、隔音材料中掺入硫酸钙晶须，还可有效提高材料的保温、降噪性能，实用价值高。
3、结语
硫酸钙晶须是一种廉价、无毒的绿色晶须材料，具有广阔的市场前景。但硫酸钙晶须的应用还不是很成熟，生产建筑石膏、作为水泥缓凝剂等传统的利用方式附加值较低，未来需要着重探索其新的应用领域，一则提高产品附加值，二则便于解决大量废弃石膏堆存问题，响应国家绿色发展保护环境的号召。
参考文献
霍腾飞，硫酸钙晶须制备与应用研究进展，延安大学
赵梅，硫酸钙晶须的制备及应用研究进展，四川久大蓬莱盐化有限公司
王浩骅，硫酸钙改性及其填充高分子材料的研究进展，常州大学材
李东晨，硫酸钙人工骨修复骨缺损的研究进展，延安大学
(中国粉体网编辑整理/昧光)
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