碳酸鈣(gai)晶須(xu)以其原料(liao)來源，價(jia)格低廉，對環境污染以及人(ren)體的(de)危害較小，同(tong)時在與塑料(liao)復合時與基體樹(shu)脂的(de)相容性(xing)較好，且(qie)也具有(you)強度高、彈性(xing)模量大、耐熱(re)以及耐腐蝕性(xing)能(neng)好等優良(liang)性(xing)能(neng)，因此可(ke)以成為那(nei)些(xie)生(sheng)產成本(ben)較高晶須(xu)的(de)取代品。

生產碳(tan)酸(suan)鈣(gai)晶須面臨的挑戰(zhan)

相(xiang)對于(yu)其它無機(ji)晶須(xu)而言，碳酸(suan)鈣晶須(xu)的原料(liao)來源豐富(fu)，制備(bei)工(gong)藝相(xiang)對簡單，價(jia)格低廉(lian)，由(you)于(yu)其與(yu)土壤(rang)成分接近，對人體無害，屬(shu)于(yu)綠(lv)色環保材料(liao)且(qie)力(li)學性能優異，是(shi)一種良好的強(qiang)化增(zeng)韌劑，因此性價(jia)比較高，在(zai)材料(liao)發(fa)展(zhan)日新月異的具有廣闊的市(shi)場和開(kai)發(fa)應用(yong)前景。

但是不可否(fou)認，碳酸(suan)鈣晶(jing)須還存在問(wen)題待解決(jue)，這是有(you)志于(yu)生產碳酸(suan)鈣晶(jing)須企業必須面臨的挑戰。

在(zai)碳(tan)酸鈣(gai)晶須的制備、應用和生長機(ji)理上(shang)依(yi)然有(you)很多的問題(ti)有(you)待解決(jue)，主要(yao)表現(xian)在(zai)以下幾個方(fang)面(mian)：

1.碳酸鈣晶(jing)須(xu)的(de)(de)純度不(bu)高。碳酸鈣主要以方解石(shi)和文石(shi)兩種晶(jing)型存(cun)在，在制備熱(re)力亞穩相(xiang)的(de)(de)文石(shi)型碳酸鈣晶(jing)須(xu)時，常會混雜有部分(fen)方解石(shi)存(cun)在，尤(you)其是利用回收的(de)(de)氯化鎂(mei)溶液制備時，純度降低較大。

2.在利用碳酸(suan)化(hua)法制備碳酸(suan)鈣晶須(xu)(xu)的過程中，為了保持(chi)反(fan)(fan)應(ying)所需(xu)的低(di)過飽和度，常使反(fan)(fan)應(ying)溶液的初始濃度較(jiao)小，碳酸(suan)鈣晶須(xu)(xu)的產率較(jiao)低(di)，同時(shi)所得(de)晶須(xu)(xu)的長徑(jing)比較(jiao)小，整體均勻(yun)性較(jiao)差。

3.碳酸(suan)鈣晶(jing)須的表面改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)理論(lun)。對碳酸(suan)鈣晶(jing)須表面進(jin)行改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)有利于提高(gao)晶(jing)須的性(xing)(xing)(xing)(xing)能以(yi)及與基體的相容性(xing)(xing)(xing)(xing)，因此被(bei)的應用到各個(ge)領域(yu)，但(dan)就其改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)理論(lun)和改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)工藝方面依(yi)然有很多未解決的問題。

4.理(li)論機理(li)不明確。解(jie)(jie)釋碳酸(suan)鈣晶須(xu)形(xing)成(cheng)機理(li)時主要是(shi)基于軸向螺旋為(wei)錯生長理(li)論來分析的，對(dui)晶須(xu)直徑方向的控制(zhi)和(he)(he)生長并沒有(you)很好的解(jie)(jie)釋而(er)且(qie)對(dui)于碳酸(suan)鈣晶須(xu)在(zai)(zai)液相(xiang)中的形(xing)成(cheng)和(he)(he)生長過程也沒有(you)進行(xing)分析和(he)(he)解(jie)(jie)釋，合成(cheng)過程存在(zai)(zai)著一定的盲目性。

碳酸鈣晶須的制備(bei)

既(ji)然碳酸(suan)鈣(gai)晶(jing)(jing)須(xu)(xu)有這樣那樣的(de)問題，尚待解決。為什么制(zhi)備(bei)(bei)碳酸(suan)鈣(gai)晶(jing)(jing)須(xu)(xu)還(huan)成(cheng)為了大熱門？理由很(hen)簡單，因為制(zhi)備(bei)(bei)碳酸(suan)鈣(gai)晶(jing)(jing)須(xu)(xu)的(de)經濟效益(yi)非常(chang)好，是“碳酸(suan)鈣(gai)家族”的(de)“高富帥”，比較其他碳酸(suan)鈣(gai)產品(pin)的(de)低價，碳酸(suan)鈣(gai)晶(jing)(jing)須(xu)(xu)的(de)附加值就很(hen)高了。

目前，國內(nei)外合成(cheng)碳(tan)酸(suan)鈣晶(jing)須較常用的方(fang)法(fa)(fa)有(you)可溶(rong)性鈣鹽與(yu)碳(tan)酸(suan)鹽反(fan)(fan)應制備法(fa)(fa)，碳(tan)酸(suan)氫鈣水熱分(fen)解法(fa)(fa)，尿素水解法(fa)(fa)，Ca(OH)2-CO2氣液反(fan)(fan)應合成(cheng)法(fa)(fa)，超(chao)重力反(fan)(fan)應結晶(jing)法(fa)(fa)。

1.可溶性鈣鹽(yan)與(yu)碳酸鹽(yan)反應制備(bei)法(fa)

該(gai)方法是利用一定濃度的(de)可溶(rong)性鈣鹽和(he)碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鹽溶(rong)液(ye)混合，通過(guo)控制(zhi)反(fan)應溫(wen)度、攪(jiao)拌強(qiang)度和(he)滴加速度來制(zhi)備碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鈣晶須(xu)。常用的(de)可溶(rong)性鈣鹽為(wei)CaCl2、Ca(NO3)2等，常用的(de)碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鹽溶(rong)液(ye)為(wei)K2CO3、Na2CO3等。

 該法的(de)主(zhu)要(yao)優點是反(fan)應(ying)可以自發(fa)的(de)進行，不需(xu)要(yao)添加任何的(de)晶(jing)型控制(zhi)劑，因(yin)(yin)此控制(zhi)因(yin)(yin)素較(jiao)少，制(zhi)備相對比較(jiao)簡單，同時(shi)所得晶(jing)須的(de)長徑比相對較(jiao)大，且表面(mian)光潔(jie)度較(jiao)好，純度較(jiao)高(gao)。但產量較(jiao)低，反(fan)應(ying)時(shi)間較(jiao)長，不適宜(yi)于工業化生產。

2.碳酸氫鈣水(shui)熱分解法(fa)

該方法(fa)是(shi)指將一定濃(nong)度(du)的Ca(HCO3)2溶(rong)液(ye)加(jia)熱(re)到(dao)一定溫(wen)度(du)分解來制備(bei)碳(tan)酸鈣(gai)晶(jing)須，其特(te)點是(shi)先要制備(bei)出(chu)Ca(HCO3)2溶(rong)液(ye)，然后再(zai)通過控制溶(rong)液(ye)的加(jia)熱(re)溫(wen)度(du)、升溫(wen)速率和攪拌(ban)強度(du)等(deng)條件，使其結(jie)晶(jing)以生成碳(tan)酸鈣(gai)晶(jing)須。

該法的主要優(you)點在于所(suo)制得的晶須較(jiao)(jiao)(jiao)長(chang)，晶須的純(chun)度較(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)，但分布(bu)較(jiao)(jiao)(jiao)寬，整體性均勻(yun)很差(cha)，同時晶須直徑也較(jiao)(jiao)(jiao)大，而且生成量(liang)較(jiao)(jiao)(jiao)低(di)，控制因素也較(jiao)(jiao)(jiao)多，反應(ying)步驟相對較(jiao)(jiao)(jiao)復雜，反應(ying)過程難以(yi)控制，其(qi)反應(ying)需要溫度高(gao)，能耗較(jiao)(jiao)(jiao)大，因此不符合(he)當前節能環保的需要。

3.尿素水(shui)解(jie)法

該方法(fa)是指利用(yong)尿素水解產生(sheng)的CO2氣體與可溶性鈣鹽體系(xi)反應來制備碳酸(suan)鈣晶須，主要有Ca(NO3)2-(NH2)2CO體系(xi)和(he)CaCl2-(NH2)2CO體系(xi)。

此法的優點在于(yu)無(wu)須(xu)加入任何的晶(jing)(jing)種和結晶(jing)(jing)促進劑，且(qie)機理(li)簡單，同(tong)時(shi)也可以(yi)避免引(yin)入雜(za)質(zhi)，因此晶(jing)(jing)須(xu)的純度和表面光潔性(xing)較(jiao)(jiao)好但其不(bu)足之處在于(yu)生產(chan)成(cheng)本太(tai)高(gao)，同(tong)時(shi)由于(yu)反應條件需要恒定的高(gao)溫(wen)高(gao)壓，能耗(hao)較(jiao)(jiao)大(da)，危險性(xing)較(jiao)(jiao)高(gao)且(qie)一般條件下，所(suo)得晶(jing)(jing)須(xu)的長(chang)徑比相對(dui)(dui)較(jiao)(jiao)小，而工業上一般要求晶(jing)(jing)須(xu)的長(chang)徑比在20左右(you)，因此應用相對(dui)(dui)較(jiao)(jiao)難。

4.Ca(OH)2-CO2氣液反(fan)應合成法

該方法是將碳酸(suan)鈣煅燒分解后的(de)(de)氧化(hua)鈣，充分消化(hua)后得(de)到Ca(OH)2懸浮液(ye)，與適當濃度的(de)(de)晶型控制劑(ji)混合，通入(ru)CO2氣體以制備碳酸(suan)鈣晶須。一般所用的(de)(de)晶型控制劑(ji)為MgCl2、可溶性磷酸(suan)鹽和AlCl3等。

此(ci)法的(de)主要優點在(zai)于(yu)(yu)(yu)制備工藝簡單(dan)，過程易(yi)(yi)于(yu)(yu)(yu)控制，且重復(fu)性較好，在(zai)不(bu)需要加入任何晶種的(de)情況(kuang)下，即可制得長徑比在(zai)15-20左(zuo)右的(de)碳(tan)酸(suan)鈣晶須，適宜于(yu)(yu)(yu)大(da)工業化生產(chan)。但缺點在(zai)于(yu)(yu)(yu)所得碳(tan)酸(suan)鈣晶須的(de)長度(du)不(bu)大(da)，易(yi)(yi)混(hun)雜(za)有方解石和氫(qing)氧化鎂等雜(za)質。

5.超重力反應(ying)結晶法

此優點在于(yu)生產成本較低(di)，碳酸化反(fan)應時間短，且所得晶(jing)須的純度較高，長徑(jing)比大(da)，不(bu)過晶(jing)須相對較短，比其他方法(fa)所得晶(jing)須低(di)2-4個(ge)數(shu)量級，同時設備的投資(zi)較大(da)。

1995年(nian)文(wen)石碳(tan)酸鈣(gai)(gai)晶須(xu)的(de)工(gong)業化生產早在日(ri)本(ben)實(shi)現(xian)。隨后美國和西歐也實(shi)現(xian)了(le)碳(tan)酸鈣(gai)(gai)晶須(xu)的(de)工(gong)業化生產。現(xian)在，國內許多學(xue)者也都開(kai)展了(le)碳(tan)酸鈣(gai)(gai)晶須(xu)工(gong)業化生產的(de)前期研究。

由(you)于碳(tan)酸(suan)鈣晶須(xu)生(sheng)(sheng)產(chan)工藝與現有輕質碳(tan)酸(suan)鈣微(wei)粉生(sheng)(sheng)產(chan)工藝相似，加上我國(guo)有大量碳(tan)酸(suan)鈣生(sheng)(sheng)產(chan)企業，如果我們利用現有設(she)備加以(yi)改造，必定會(hui)提高我國(guo)碳(tan)酸(suan)鈣晶須(xu)的生(sheng)(sheng)產(chan)能(neng)力。