中国粉体网讯 碳酸钙(CaCO3)是一种无机化合物,通常被称为石灰石、大理石等。因为碳酸钙成本低、性能好,广泛应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、医药、油墨、食品、牙膏、化妆品等产品中。
从书面上的标签来看,碳酸钙无毒、无臭、无刺激性,白色粉末,相对密度为2.7~2.9,折光率低,莫氏硬度3(方解石为3,文石为3.5~4)。但我想大多数人的印象并不是这样。可能更多的是,百搭填料、白色填料、用量大的填料、便宜的填料等。
其实,碳酸钙的性质存在很多细微的差异,这也塑造了它丰富的应用特性,它最大的价值在于不设限。
1、碳酸钙的特性
(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),是用机械方法直接粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳等而制得。由于它的沉降体积(1.1-1.9mL/g/g)比用化学方法生产的轻质碳酸钙沉降体积(2.4-2.8mL/g)小,因此被称为重质碳酸钙。
重质碳酸钙由于颗粒大、表面光洁、比表面积小(1m2/g左右),因此吸油值较低,为48ml/100g左右。重质碳酸钙成分主要由98%以上的CaCO3,和少量的MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2等金属化合物构成,不溶于水及乙醇,具有白度高、纯度好、色相柔和、耐热、耐腐蚀、化学成分稳定、价格相对较低等特点,是工业生产上用的最多的无机填料。
重质碳酸钙的形状都是不规则的,其颗粒大小差异较大,而且颗粒有一定的棱角,表面粗糙,粒径分布较宽,粒径较大,平均粒径一般为1~10μm。重质碳酸钙按其原始平均粒径(d)分为:粗磨碳酸钙(>3μm)、细磨碳酸钙(1~3μm)、超细碳酸钙(0.5~1μm)。
(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)是将石灰石等原料煅烧生成石灰(主要成分为氧化钙)和二氧化碳,再加水消化石灰生成石灰乳(主要成分为氢氧化钙),然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀,最后经脱水、干燥和粉碎而制得,或者先用碳酸钠和氯化钙进行复分解反应生成碳酸钙沉淀,然后经脱水、干燥和粉碎而制得。
轻质碳酸钙,沉降体积:2.5ml/g以上,比表面积为5m2/g左右,钙颗粒微细、表面较粗糙,比表面积大,因此吸油值较高,为60~90ml/100g左右。轻质碳酸钙经过活化处理后,分子结构改变、粒度分布均匀,呈极强的疏水性;具有白度高、流动性好、光泽度好、分散均匀、填充量大等特点;与橡胶、塑料的分子间亲和力强、填充量比普通碳酸钙可多填充2~5倍至数倍。
轻质碳酸钙按其原始平均粒径(d)分为:微粒碳酸钙(5μm)、微粉碳酸钙(1~5μm)、微细碳酸钙(0.1~1μm)、超细碳酸钙(0.02~0.1μm)、超微细碳酸钙(0.02μm)。
2、碳酸钙的应用领域
(1)橡胶
碳酸钙应用于橡胶中具有补强、填充、改善制品性能的作用,能获得比纯橡胶硫化物更高的抗张强度、撕裂强度和耐磨性。
(2)塑料
碳酸钙应用于塑料中可以调节其刚性和韧性,改善塑料制品的耐热稳定性和塑性,并提高制品的表面光泽、表面平整性,还可以取代昂贵的白色颜料。
(3)造纸
碳酸钙应用在造纸中可以提高纸张松密度、吸水性能、纸张强度、不透明度、均匀度、白度及改善手感等。
(4)涂料
涂料生产中加入碳酸钙可以显著提高其附着能力、耐洗刷性能、表面强度,尤其是水性涂料中碳酸钙具有防沉降作用和易分散、光泽好等特性。可以部分取代白炭黑和钛白粉降低成本。
(5)医药
碳酸钙在医药中用作抗酸剂,可中和胃酸,也可参与骨骼形成以及骨组织再建,还可作为载药剂输送药物,用于医疗诊断和细胞培养。
(6)油墨
在油墨中加入碳酸钙可以优化其印刷性能,提高油墨的稳定性、光洁度、吸收性和干燥性。
(7)食品
碳酸钙添加在食品中可以补充人体所需钙,用做补钙剂、赋型剂等。
(8)日化
在牙膏中用作摩擦剂,由于碳酸钙具有高纯度,高白度以及粒度细等优点,应用于化妆品中提高其遮盖力和光泽度。
编者按
碳酸钙就像挖不完的宝藏,你认为它是普通填料的时候,它可以化身纳米材料玩高端,在胶粘剂、汽车底涂中发挥一下不可替代的作用;你认为它很复杂的时候,它可以应用在你所接触的各种领域安静的做个填充剂,普通到配方中可有可无或者理所当然的长期存在;你感觉它没什么价值的时候它可以掺和到医药、电池等领域刷存在感,也可以在塑料、涂料、橡胶中大批量填充,实实在在给你降低成本;当你抱怨它团聚甚至不好用的时候,换个细度、换个磨机,加点分散剂、加点改性剂,甚至是少加点它都能展示出不一样的效果。
如果赋予碳酸钙一种性格倾向,那它倾向于稳定和接受,虽有很强的可塑性,但因为平庸而略显被动,它的应用之道和价值,除了矿石品质之外,就在老板的变与不变之间,也在老板内心的取舍之下。
来源:
井小莲,等:微乳液法制备微纳米碳酸钙,兰州交通大学
粉体网、钙帮等
(中国粉体网编辑整理/昧光)
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