（中国粉体技术网/文龙）硫酸钙晶须是普通二水石膏通过水热过程制得的纤维状物质，具有很高的性价比，是一种性能优良、价格低廉的绿色环保材料，具有很强的市场竞争力，可广泛应用于增强塑料、橡胶、胶黏剂、摩擦材料、环境工程等行业和领域。
本文以CaSO4·2H2O为原料，采用水热法实现了二水硫酸钙向半水硫酸钙的转化，半水硫酸钙再经脱水生成无水硫酸钙，生成的无水硫酸钙呈现纤维状形貌。得出了制备超细硫酸钙晶须的最佳工艺条件，并且在最佳工艺条件下，制备出了平均直径为0.19μm，长径比为98的超细硫酸钙晶须产品，得出的结论对超细硫酸钙晶须的工业化生产具有重要的指导意义。
1. 实验部分
1.1 实验原料及设备
实验所采用的原料为CaSO4·2H2O（分析纯）；反应釜FYF-10，立式胶体磨JTM85。
1.2 实验方法
水热法合成超细硫酸钙晶须是将生石膏和水配成一定质量分数的料浆在密闭的不锈钢反应釜中不断搅拌、加热到一定温度和一定压力后而生成的，对所得的产品进行脱水、干燥、解聚后得到最终产品。
1.3 分析检测设备与方法
采用日本HORIBA公司生产的LA-300型粒度测定仪检测原料的平均粒径；采用日本岛津公司生产的SSX550型扫描电子显微镜（SEM）观测硫酸钙晶须的直径和形貌；采用统计法计算晶须的平均直径和长径比。
2. 结果与讨论
2.1 温度对硫酸钙晶须结晶过程的影响
在料浆质量分数为3%，原料粒度为41.02μm，初始pH值为7的条件下，硫酸钙晶须合成过程中实测的时间-温度曲线如图1所示。
图1 硫酸钙晶须制备过程中温度与反应时间的关系
从图1可以看出，在升温阶段（A~E），虽然经历了二水硫酸钙至半水硫酸钙的转变温度，但并没有大量的半水硫酸钙生成。
当温度达到110℃（C点）时曲线的斜率开始下降，说明此时已经有少量的半水硫酸钙晶须生成，C点产品的电镜照片也证明了这一点；当温度达到118℃时，体系温度降低，说明有大量的硫酸钙晶须生成，但由于外界供给的能量已经不足以弥补反应所吸收的能量，此阶段体系的温度降低；当半水硫酸钙结晶完成后，体系温度继续上升，即进入再升温阶段；从G点（120℃）的扫描电镜照片看到，颗粒状的物质已经消失。综上，反应制备硫酸钙晶须的适宜温度为120℃。
图2不同反应温度下所得样品的SEM照片
在原料粒度为41.02μm，料浆质量分数为3%，温度为120℃，反应20min的条件下，得出不同pH值对超细硫酸钙晶须平均直径和长径比的影响如图3所示。
图3 pH值对硫酸钙晶须平均直径和长径比的影响
从图3可以看到，在pH=2.02时，平均直径为1.67μm，长径比较小；pH=6.03时，平均直径为0.86μm，长径比增幅不大；当pH=10.10时，超细晶须直径显著降低，平均直径为0.23μm，长径比达到最大值，随着pH值继续增大，晶须直径变化不大，但长径比有所下降。
2.3 料浆质量分数对超细硫酸钙晶须直径的影响
在原料粒度为41.02μm，温度为120℃，pH值为9.8~10.1，反应20min的条件下，分别配制质量分数为1%到13%的料浆进行合成反应，经统计分析，得出不同料浆质量分数对超细硫酸钙晶须平均直径和长径比的影响如图4所示。
图4 料浆质量分数对超细硫酸钙晶须平均直径和长径比的影响
从图4可以看出，低质量分数（料浆质量分数小于5%）下，超细硫酸钙晶须的平均直径随料浆质量分数的增大而减小，料浆质量分数为5%时得到了直径为0.21μm的超细硫酸钙晶须，当料浆质量分数大于5%时，晶须平均直径则随料浆质量分数的增大而增大。而晶须的长径比开始随料浆质量分数的增大逐渐增大，料浆质量分数为5%时，超细晶须的长径比为96，此后随料浆质量分数的增大，超细晶须的长径比又逐渐减小。
2.4 原料粒度对硫酸钙晶须结晶过程和产品的影响
为了获得不同粒径的原料，采用胶体磨对原料进行粉磨。在料浆质量分数为5%，温度为120 ℃，pH值为9.8~10.1，反应20min的条件下，称取等量的物料配成相同质量分数，用胶体磨分别粉磨0、5、10、15、20min，所得物料的粒度与粉磨时间的关系曲线如图5所示。
图5 不同粉磨时间与原料粒度关系曲线
3. 结论
制备超细硫酸钙晶须的最优工艺条件为：反应温度120℃，料浆初始pH值9.8~10.1，料浆质量分数5%，原料粒度18.1μm。在此条件下，制备出了平均直径为0.19μm，长径比为98的超细硫酸钙晶须。
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