硫酸钙晶须应用前景光明
中国化工信息中心 张月
硫酸钙晶须又称石膏晶须，具有耐高温、抗化学腐蚀、韧性好、强度高、阻燃性强、无毒等优点，价格仅为碳
化硅晶须的200～300分之一，具有很强的市场竞争力。我国生石膏资源丰富，以生石膏为原料合成硫酸钙晶须，既
为复合材料及其他相关工业提供了性能优良的新型材料，又为生石膏的深加工开辟了新途径。目前硫酸钙晶须还没
有形成规模生产，国内只有东大富龙矿物公司、上海科程保温材料有限公司、合肥健坤化工有限公司和成都惠儿化
工有限责任公司等企业有少量产品，每年产量不到1万t，主要用于出口。
性能与特点
硫酸钙晶须集无机填料和增强纤维优势于一身，应用于制品中呈现出优异的综合性能。
1．在薄壁制品中添加的优势
除了可改善其他性能外，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更具优势。
添加纤维的长径比适中，长度和直径越小，对薄壁制品的质量影响就越小。例如添加了长度为50～200μm、直径1～
4μm的硫酸钙晶须的聚四氟乙烯片材，在外观上比添加玻璃纤维更加精细。
2．尺寸稳定性好
硫酸钙晶须添加到相关制品中，在微观上改变制品的同时，也使得制品显示各向同性，使其在各种环境中的纵
向和横向收缩率差异较小，从而保证制品尺寸和外形的精密度。
3．提高制品的表面光洁度
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，用来增强制品时比长纤维增强制品更加光泽、
平整。
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，在900℃时仍能保持其原有的机械性能，将其添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℃，经硫酸钙晶须增强后热变形温度升至90℃；对
PP母粒，通过加入硫酸钙晶须增强，可将其热变形温度从81.73℃提高到118.64℃。
5．减少对设备的磨损
利用高表面硬度和刚度的玻璃纤维增强聚合物时，混合设备会受到相当严重的磨损。而用无水硫酸钙对聚合物
增强时却不会造成设备磨损，因为硫酸钙晶须不仅表面硬度比较低，而且具有细微的结构和良好的流动性。因而硫
酸钙晶须还可替代石棉，作无石棉的摩擦材料。
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。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，如增韧PP时，可使其缺口冲击强度达到162J/m。
7．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更好的流动性，能充满整个模具，使制品尺
寸更加精确，提高成材率。
另外，硫酸钙晶须还可提高制品介电性能，用于电子、电器及家电零部件中；添加了硫酸钙晶须的聚四氟乙烯、
聚氨酯、PP、ABS的熔融指数和基体相当，并且可根据具体要求进行调节；硫酸钙晶须无毒，可用于食品的过滤。
应用潜力
目前硫酸钙晶须主要用于塑料、橡胶增强剂和摩擦片。
1.造纸原料
硫酸钙晶须是很好的造纸原料，长径比≥100的晶须，可代替部分或大部分纸浆（50%～70%）制造特种石膏纸；
长径比≤50的晶须可作纸张的高级填料（15%～20%），可大大增加纸的产量，既降低了木材（木浆）消耗，又减少
造纸厂中废水的排放。目前全国年消耗纸张30M～40Mt，仅按添加量1%计算，每年将有30万～40万t的硫酸钙晶
须需求量。但目前硫酸钙晶须在造纸方面的应用还在中试阶段，工艺尚不成熟。
2.复合材料增强
硫酸钙晶须适合作为塑料、橡胶、聚氨酯、金属及陶瓷的增强组分。在塑料中加入硫酸钙晶须后，可提高材料
的机械强度、耐热性及尺寸稳定性。
例如PBT、PA66添加硫酸钙晶须后，它们的挠曲强度和热变形温度都较添加硅灰石有所提高。详见表1。
表1 硫酸钙晶须和硅灰石在PBT、PA66中的应用效果 MPa
性能 PA66 PBT
晶须 硅灰石 晶须 硅灰石
挠曲强度 135 93 99 56
抗张强度 76 55 58 50
热变形稳度/℃ 239 202 196 145
分别用硫酸钙晶须和斜方晶体结构的硫酸钙硬石膏粉作为聚丙烯酸酯薄膜的增强剂。结果发现，后者对性能无
改进，而加入18%的硫酸钙晶须与无填料的对照物相比较，抗张强度几乎增强了1倍，模量增加了5倍之多。详见
表2。
表2 硫酸钙晶须在聚丙烯酸酯中的应用 MPa
材料 质量分数/% 抗张强度 抗张模量
对照物 0 2.30 9.60
石膏粉 18 2.30 8.96
硫酸钙晶须 18 3.86 47.50
PA6经硫酸钙晶须增强后，其抗张强度、挠曲强度及热畸变温度均有显著提高，结果见表3。
表3 硫酸钙晶须增强 PA6的效果 MPa
性能 填充（30%，质量分数） 未填充
抗张强度 82 62
抗张模量 4410 2254
挠曲模量 3920 2156
挠曲强度 118 86
热畸变温度/℃ 90.5 65
3.摩擦材料
由于石棉粉尘会引起肺、支气管等疾病，西方发达国家已禁止在摩擦材料特别是轿车摩擦片中使用石棉，我国
也将减少石棉在摩擦材料中的用量。无水硫酸钙晶须无毒，适合作为石棉的代用品，并且可提高摩擦材料的摩擦系
数、稳定性及耐磨性。其应用效果见表4。
表4 无水硫酸钙晶须在摩擦材料上的应用效果
摩擦盘温度/℃ 100 150 200 250
摩擦系数 国标 0.3～0.6 0.3～0.6 0.2～0.6 0.15～0.6
升温 0.30 0.34 0.40 0.41
降温 0.36 0.40 0.44 —
磨损率10-7/cm3· 标准≦ 0.31 0.41 0.36 1.38
（kgf·m2）-1
实测 0.17 0.17 0.31 0.52
由表4可知，含无水硫酸钙晶须的摩擦材料性能稳定，摩擦系数在100～200℃温度范围内变化不大，而且实测
的磨损率远低于标准要求的数值。
4.环境工程
硫酸钙晶须可用于环境工程方面，因其具有较大的比表面积，可用于过滤材料中除去废气及废水中的有害杂质。
硫酸钙晶须还可用于沥青填料及增强剂，对提高沥青的软化温度有着决定性的作用；加入硫酸钙晶须的涂料和
油漆附着能力强、耐温、绝缘性好。
硫酸钙晶须的性能优良，且具有极好的性价比，属于高性能、高附加值的石膏系列产品，市场潜力巨大。