如何制備碳酸鈣晶須？
無機(jī)晶須是指具有一定長徑比（≥10）和一定截面積（≤52×10-5cm2）的一維單晶材料，其晶體結(jié)構(gòu)較為完整，內(nèi)部缺陷較少，強(qiáng)度和模量均接近于完整晶體材料，具有高強(qiáng)度、耐熱、耐磨、阻燃等優(yōu)點(diǎn)，是復(fù)合材料的一種新型高性能增強(qiáng)增韌劑。
目前，已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)的無機(jī)晶須主要有碳化硅、硼酸鋁、硼酸鎂、硫酸鎂、鈦酸鉀、莫來石、氧化鋁、氧化鎂等，但其昂貴的價(jià)格阻礙了該類產(chǎn)品的全面推廣使用，而性價(jià)比優(yōu)良的碳酸鈣晶須則很好的滿足了市場需求。
1、什么是碳酸鈣晶須？
碳酸鈣晶須顯微照片
碳酸鈣晶須一般是以來源廣泛、價(jià)格低廉的石灰石為原料，通過簡單工藝低溫下制成，生產(chǎn)成本低，晶須性能突出，無毒無害，是性價(jià)比較優(yōu)一種的新型晶須材料，具有很好的發(fā)展前景。
碳酸鈣晶體分類
碳酸鈣晶須屬于文石型結(jié)構(gòu)，理想狀態(tài)下，在碳酸鈣飽和溶液介穩(wěn)區(qū)（介于穩(wěn)定區(qū)與不穩(wěn)定區(qū)之間），通過加入晶種，誘導(dǎo)產(chǎn)生結(jié)晶，并通過在反應(yīng)過程中控制反應(yīng)條件，可使析出的溶質(zhì)在晶種長度方向上有序生長，最終得到碳酸鈣晶須。
2、碳酸鈣晶須制備方法
碳酸鈣晶須的制備方法有：復(fù)分解法、碳酸化法、超重力場合成法、加熱Ca（HCO3）2溶液法、尿素水解法等。
（1）復(fù)分解制備法
復(fù)分解制備法是通過可溶性碳酸鹽溶液與可溶性（或微溶性）鈣鹽溶液進(jìn)行反應(yīng)生產(chǎn)碳酸鈣晶須，水溶鈣鹽與碳酸鹽間的溶液合成總是產(chǎn)生方解石，文石碳酸鈣晶須的合成需要嚴(yán)格控制合成條件。
復(fù)分解制備法生產(chǎn)碳酸鈣晶須時反應(yīng)物的濃度不能太高，否則很難進(jìn)行；為提高反應(yīng)物的濃度，可添加各種晶型控制劑。溶液濃度、溫度的不均一會影響碳酸鈣晶須的純度和均勻性。
（2）碳酸化法
碳酸化法是向氫氧化鈣懸濁液中通入二氧化碳，在晶形控制劑的作用下制備文石型碳酸鈣晶須，類似于工業(yè)上輕質(zhì)碳酸鈣的合成，是目前國內(nèi)外研究最多也較為成熟的一種方法。
碳酸化法制備碳酸鈣晶須具有操作簡單、反應(yīng)條件易于控制的特點(diǎn)，所得碳酸鈣晶須長徑比高、純度高、碳酸鈣顆粒含量小，符合工業(yè)化生產(chǎn)的條件。采用的晶型控制劑可分為磷酸鹽系列和鎂鹽系列兩類，其中氯化鎂晶種控制劑效果較優(yōu)。
碳酸化法制備碳酸鈣晶須的缺點(diǎn)是鎂鹽使用量大、反應(yīng)漿液濃度較低。為提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本，必須解決鎂鹽回收利用和進(jìn)一步提高反應(yīng)漿液濃度的問題。
（3）超重力場合成法
超重力場合成法碳酸化法制備碳酸鈣晶須是在旋轉(zhuǎn)填充轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的超重力場中合成微細(xì)碳酸鈣晶須，該法類似于超重力法制備納米碳酸鈣的方法。
超重力場合成法具有反應(yīng)溫度和乳液濃度低、控制劑用量少、反應(yīng)時間短等優(yōu)點(diǎn)，但該法需要在特定的超重力反應(yīng)裝置中進(jìn)行，碳酸鈣晶須的長徑比也不夠理想。
（4）加熱Ca（HCO3）2溶液法
加熱Ca（HCO3）2溶液法是將一定濃度的碳酸氫鈣溶液加熱分解制備碳酸鈣晶須，反應(yīng)需要嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度及攪拌速度等。
（5）尿素水解法
尿素水解法制備碳酸鈣晶須是利用尿素水解緩慢釋放出碳酸根離子降低文石合成的過飽和度，一般以可溶性鈣鹽（氯化鈣或硝酸鈣等）作為鈣源，碳酸根離子的生成速度隨尿素水解速度而定，因此較易控制碳酸鈣晶須的形貌與大小。
尿素水解法無需加入晶種或晶形控制劑，制備方法簡單，條件易于控制。但反應(yīng)需要大量尿素作反應(yīng)物，生產(chǎn)成本過高。
從工業(yè)化生產(chǎn)角度分析，碳酸化法、復(fù)分解制備法和超重力場合成法更有實(shí)用價(jià)值。但各方法都有一定的局限性，仍需要進(jìn)一步改進(jìn)完善。
來源：中國粉體技術(shù)網(wǎng)
