碳酸钙的性能特点及其在涂料中的应用
碳酸钙的性能特点及其在涂料中的应用
0 引言
碳酸钙是一种无毒、无味、无刺激性的白色粉末，是用途最广的无机填料之一。它干燥不含结晶水，暴露于空气中无变化；几乎不溶于水，不溶于醇，遇稀醋酸、稀盐酸、稀硝酸发生暴沸并溶解；加热分解为氧化钙和二氧化碳。碳酸钙既具有价格便宜、资源丰富、品位高等特点，又具有颜填料的一些性质，广泛用于涂料、塑料、油墨、腻子、塑料薄膜、化纤、胶黏剂、密封剂、日用化工、医药、橡胶、造纸、牙膏、化妆品、食品、纺织、建材、饲料等领域。根据碳酸钙的生产工艺不同，可将其分为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、胶体碳酸钙和晶体碳酸钙四类。
1 重质碳酸钙
重质碳酸钙（Heavy Calcium Carbonate），又称研磨碳酸钙（Ground Calcium Carbonate），简称GCC ；美国亦称Kotamite，俗名：重钙、单飞粉、双飞粉、三飞粉、四
飞粉。
1.1 理化性质
化学式为CaCO3，其结晶体主要有复三方偏三面晶类的分解石和斜方晶类的文石，在常温常压下，方解石是稳定型，文石是准稳定型，目前以方解石为主。在常温常压下，方解石加热到898℃，文石加热到825℃，将分解为氧化钙和二氧化碳；碳酸钙与所有的强酸发生反应，生成水和相应的钙盐，同时放出二氧化碳；其在常温（25℃）下，碳酸钙在水中溶解度为0.001 4，其水溶液的pH 值为9.5~10.2，空气饱和碳酸钙水溶液的pH 值为8.0~8.6，熔点1 339℃，相对密度为2.7~2.9，方解石的莫氏硬度为3，文石为3.5~4，重质碳酸钙的沉降体积为1.2~1.9 mL/g，比表面积为1 m2/g左右。重质碳酸钙的颗粒大，表面光洁，比表面积小，因此吸油值较低，约为48 mL/100g（14~22 g/100g）。大病救助申请书
1.2 生产工艺
重质碳酸钙生产工艺有以下2 种：
（1） 干法：首先手选从采石场运来的方解石、石灰石、白垩、贝壳等，除去脉石，然后
用破碎机对石灰石进行粗破碎，再用雷蒙（摆式）磨粉机粉碎成细石灰石粉，最后用分散机对磨粉进行分级，将符合细度要求的粉末作为产品包装入库，否则返回再次磨粉。
（2） 湿法：先将干法细粉制成悬浮液置于磨机内进一步粉碎，经脱水，干燥后便制得超细重质碳酸钙。
1.3 重质碳酸钙粉体特点
颗粒形状不规则，而且颗粒有一定的棱角，表面粗糙，粒径分布较宽，平均粒径一般为1~10 μm。重质碳酸钙按其原始平均粒径（d）分为：粗磨碳酸钙>3 μm ；细磨碳酸钙1~3 μm ；超细碳酸钙0.5~1 μm。
1.4 重质碳酸钙的用途
按重质碳酸钙粉碎细度的不同，工业上分为4 种不同规格：单飞粉、双飞粉、三飞粉、四飞粉，分别用于不同的工业部门，不仅可降低产品成本，还可提高相关产品的作用和性能，起到增加产品体积的作用。
单飞粉（200 目）：用于生产无水氯化钙，是生产重铬酸钠的辅助原料，以及生产玻璃及水泥的主要原料，此外，也用于建筑材料和家禽饲料等。
黑茶怎么喝才正确方法双飞粉（320 目）：是生产无水氯化钙和玻璃的原料，橡胶和涂料的白色填料以及建筑材料等。
三飞粉：用于塑料、涂料腻子、涂料及胶合板的填料。
四飞粉：用于电线绝缘层之填料、橡胶模压制品及沥青油。
2 轻质碳酸钙
轻质碳酸钙（Light Calcium Carbonate），又称沉淀碳酸钙（Precipitated Calcium Carbonate），简称PCC。
2.1 理化性质
化学式：CaCO3 ；
教务管理平台相对分子质量：100.09 ；
结晶型：六方晶系；
密度：2.7 g/cm3 ；
折射率：1.46~1.65 ；
沉降体积：2.4 ~2.8 mL/g ；
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比表面积：5 m2/g ；
吸油值：60~90 mL/100 g（25~35 g/100g）。
2.2 生产工艺
生产工艺有多种，我国主要采用碳化法。
（1） 碳化法
将石灰石原料燃烧成生灰石和二氧化碳，再加水消化生石灰，生成石灰乳［主要成分Ca（OH）2］，然后再通入二氧化碳，石灰乳生成碳酸钙沉淀，碳酸钙沉淀经脱水，干燥，
冷却，粉碎，过筛，即制得轻质碳酸钙。
高温
CaCO3=CaO+CO2 ↑，CaO+H2O=Ca（OH）2
Ca（OH）2+CO2=CaCO3 ↓ +H2O
（2） 纯碱氯钙法
Na2CO3+CaCl2=CaCO3 ↓ +2NaCl
（3） 苛化碱法
在生产烧碱过程中，可得到副产品轻钙。
Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3 ↓ +2NaOH
（4） 联钙法
2HCl+ Ca（OH）2 = CaCl2 +2H2O
CaCl2+2NH3·H2O+CO2=CaCO3 ↓ +2NH4Cl+H2O
（5） 苏尔维法
生产纯碱过程中得到副产品轻钙。
2.3 轻质碳酸钙的特点
颗粒形状规则，可视为单分散粉体；粒径分布较窄；粒径小，一般为1~3 μm。根据碳酸钙晶粒形状的不同，可将轻钙分为立方锤形、立方针形、链形、球形、片形和四角柱形，这些不同形状晶粒可由控制反应条件制得。轻钙的原始平均粒径（d）分为：微粒碳酸钙>5 μm ；微粉碳酸钙1~5 μm ；微细碳酸钙0.1~1 μm ；超细碳酸钙0.02~0.1 μm ；超微细碳酸钙＜ 0.02 μm。
2.4 轻质碳酸钙的用途
广泛用于造纸、塑胶、塑胶薄膜、化纤、橡胶、胶黏剂、密封剂、日用化工、化妆品、建材、涂料、油墨、油灰、封蜡、腻子、医药、食品（口香糖、巧克力）、饲料等。作用有：
增加产品体积、降低成本；改善加工性能（如调节黏度、流变性能、硫化性能）；提高尺寸稳定性，补强或半补强；提高印刷性能；提高物理性能（如耐热性、消光性、耐磨性、阻燃性、白度、光泽）等。
3 胶体碳酸钙
胶体碳酸钙（Activated Calcium Carbonate），俗名：改性碳酸钙，表面处理碳酸钙，胶质碳酸钙，白艳华，活钙，是用表面活性剂对轻钙或重钙进行表面改性而制得，经改性后一般有补强作用，即所谓的“活性”，故称活性碳酸钙。
3.1 理化性质
白色、细腻、轻质粉末，粒子表面吸附一层脂肪酸皂，使CaCO3 具有胶体活化性能，密度1.99~2.01 g/cm3。胶体碳酸钙不溶于水，遇酸分解，灼烧变成焦黑色，放出二氧化碳并生成氧化钙，其活性比普钙大，具补强性，易分解于胶料之中，
3.2 生产工艺
同碳化法，后面多一道表面处理工序。
3.3 用途
作为橡胶填充料，可使橡胶色泽光艳，伸长率大，抗张强度高，耐磨性能良好，还用作人造革、电线、聚苯乙烯、涂料、油墨和造纸等工业的填料，可使成品具一定的抗张强度及光滑的外观；生产微孔橡胶时，可使其发泡均匀。
4 晶体碳酸钙（Crystal Calcium Carbonate）
4.1 理化性质
纯白色，六方结晶型粉末，比容1.2~1.4 mL/g，溶于酸，几乎不溶于水。
4.2 生产工艺
氯化钙碳化法：先制得碳酸钙，再结晶，分离，洗涤，脱水，烘干，筛选后，制得结晶碳酸钙成品。
Ca（OH）2 +2HCl=CaCl2+2H2O
CaCl2+2NH3·H2O+CO2=CaCO3↓+2NH4Cl +H2O
4.3 用途
用于牙膏、医药等方面，亦可用作保温材料和其它化工原料。
5 碳酸钙在涂料中的应用
5.1 在乳胶漆中的应用
5.1.1 重钙的作用
（1） 作为体质颜料，具有填充作用，使之细腻、均匀、白度高。
（2） 具有一定的干遮盖力，一般使用超细产品，当其粒径与钛白粉粒径接近时，可提高钛白粉的遮盖效果。巨蟹座专属头像
（3） 可提高漆膜的强度、耐水性、干性、耐擦洗性。
（4） 改善保色性。
（5） 降低成本，使用量为10%~50%。
缺点：密度大、易沉淀，使用量不宜过大。
5.1.2 轻钙的作用
（1） 作为体质颜料，具有填充作用，细腻，增加白度。
（2） 具有一定干遮盖力。形容黑夜的词语
（3） 密度小，比表面积大，具一定的悬浮性，起到防沉作用。
新金屏梅（4） 降低成本。
（5） 增加手感。
缺点：易起白霜、发胀、增稠，使用量不宜过大，不能用于外墙涂料中。
5.2 在粉末涂料中的应用
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（1） 可用作高光涂料产品的填料。
（2） 半光涂料产品，一般可直接加入碳酸钙配制，无须加消光剂，节约成本。
（3） 本身为白色的无机颜料，可与钛白粉配合使用，降低成本。
（4） 相对其它填料，碳酸钙最适合于一些要求重金属含量低的环保产品，如儿童玩具、婴儿车等。
