碳酸钙的用途

逸夫 · 发表于 2014-9-9 13:53:36

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碳酸钙是一种用途广泛的无机盐矿物。碳酸钙是地球外壳的天然矿物。

　　碳酸钙分轻质碳酸钙(PCC)和重质碳酸钙(GCC)两种。随着科学技术的不断发展，目前已开发出活性碳酸钙和纳米碳酸钙。

　　轻质碳酸钙(LightCalciumCarbonate)又称沉淀碳酸钙(PrecipitatedCalciumCarbonate，简称PCC),是用化学加工方法制得的。由于它的沉降体积(2.4-2.8mL/g)比用机械方法生产的重质碳酸钙沉降体积(1.1-1.9mL/g)大,因此被称为轻质碳酸钙。

　　重质碳酸钙(HeavyCalciumCarbonate)又称研磨碳酸钙(GroundCalciumCarbonate,简称GCC美国称Kotamite),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。

　　活性碳酸钙是在普通碳酸钙的基础上进行改性而得到的,从而达到在复合材料制品中的填充和改性的双重目的。这些改性包括对碳酸钙的结晶形态、粒子大小、粒度分布及表面性能等方面的改性。以提高其综合性能。可在降低成本的同时,还能改善制品的硬度、弹性模量、尺寸稳定性和热稳定性。

　　说起纳米碳酸钙，首先要了解什么是纳米材料？纳米简单说就是一种长度单位，是10的负9次方米。纳米材料是指由尺寸小于100nm（0.1-100nm）的超细颗粒构成的具有小尺寸效应的零维、一维、二维、三维材料的总称。纳米材料的概念形成于80年代中期，由于纳米材料会表现出特异的光、电、磁、热、力学、机械等性能，纳米技术迅速渗透到材料的各个领域，成为当前世界科学研究的热点。纳米技术的英文名称是nano-tech。按物理形态分，纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体和纳米相分离液体等五类。尽管目前实现工业化生产的纳米料主要是碳酸钙、白炭黑、氧化锌等纳米粉体材料，其它基本上还处于实验室的初级研究阶段，大规模应用预计要到5-10年以后，但毫无疑问，以纳米材料为代表的纳米科技必将对二十一世纪的经济和社会发展产生深刻的影响。当前的研究热点和技术前沿包括：以碳纳米管为代表的纳米组装材料；纳米陶瓷和纳米复合材料等高性能纳米结构材料；纳米涂层材料的设计与合成；单电子晶体管、纳米激光器和纳米开关等纳米电子器件的研制、C60超高密度信息存贮材料等。

　　纳米碳酸钙是以非金属矿石灰石为原料，采用沉淀法合成纳米粉体技术制备的重要无机盐新产品，粒径10-100nm，因其粒径小，活性好，是一种新型无机材料，具有许多特殊功能，主要适用于塑料、橡胶、造纸、涂料、油墨、食品、医药等行业，如添加在橡胶中，其硫化胶伸第率、撕裂性能、压缩变形、耐屈挠性能比添加一般碳酸钙高。目前国内只有少数几家企业生产纳米碳酸钙，且产量甚微，不能满足市场需求。碳酸钙的特性是可以人工调控色泽、粒径、表面特性、分散度、流变性、触变性以及晶型等,而且碳酸钙化学纯度高,化学惰性强,热稳定性好,在400摄氏度以下不会分解。另外,碳酸钙还具有吸油率低、硬度低、磨耗值小、无毒、无臭、无味,分散性好等优点。

　　由于上述特殊性能,碳酸钙的应用发展较快,目前已广泛地应用于工农业领域,如橡胶、塑料、造纸、涂料、油漆、油墨、电缆、制药、化肥、饲料、食品、制糖、纺织、玻璃、陶瓷、卫生用品、密封剂、胶粘剂、杀虫剂和农药载体以及烟道除硫、水处理等环保方面。轻质碳酸钙用途与重质碳酸钙有重叠也有不同,主要用于造纸、塑料、人造橡胶、食品、食用色料、医药、黏结剂和卫生用品等领域。近年来,因为有资料谈及轻质碳酸钙可增强某些材料的性能,所以它的使用范围有所增加。

　　碳酸钙在造纸业的应用在造纸工业使用碳酸钙,可使纸张亮度好、结构坚实、利书写、涂布均匀、摩擦度低、易排湿以及易干燥等。由于世界造纸业从上世纪80年代初开始成功地由酸性工艺转向碱性工艺,使填充料的使用发生了革命性的变化:碳酸钙代替木桨和其他颜料,可改善纸张的光亮度、不透性、空隙度、松密度等。碱基加工主要用于生产精细印刷和书写纸张,对新闻纸等一些重要用纸,虽然使用酸基环境生产,但也可使用碳酸钙。目前造纸涂料配方中碳酸钙使用量大幅增加,已从5%～10%上升到30%左右。

　　世界由酸性转向碱性工艺造纸在上世纪90年代中期达到高潮,以造纸生产能力计,1997年美国碱性或中性造纸工艺占造纸总生产能力的80%,西欧占65%;到2000年,美国除少量特殊纸品外,95%生产能力已采用碱性或中性,欧洲也达80%。这种转向给了碳酸钙一个巨大的市场。

　　目前我国生产的造纸涂料级碳酸钙不能满足需求,缺口尚需进口补足。

　　碳酸钙在塑料聚合物方面的应用碳酸钙是非常重要的填充料,特别是在欧洲,以重量计,占矿物填充剂和加强剂市场的60%。碳酸钙填充料的主要用途有增塑PVC(电缆、地板人造革等,重钙占10%～30%,),硬聚氯乙烯(rigidPVC门窗、异型材、板材、管材、薄板中占5%～20%,地板砖中占40%～80%),不饱和聚酯材料(汽车、电器和器具工业的薄板模塑和整体模塑),聚丙烯(家具、汽车、包装、纤维等)和聚乙烯。

　　重钙作为填料加入塑料中,不仅起到增容、增量、降低成本、使布料均匀作用,还能提高加工性能、耐磨性能、拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、断裂伸长率和制品热学性能等,另外,加入重钙,可改进塑料制品的稳定性。

　　据报道,重钙目前广泛应用于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和各种不饱和树脂中,其中PVC制品是碳酸钙最早和最大的市场,比如,在软质聚乙烯电线、聚氯乙烯、聚氯乙烯瓦、钙塑料材料中,占20%～50%,在聚乙烯、聚丙烯包装材料中占10%～30%,在汽车零部件、天棚中占20%～60%。

　　碳酸钙在生产油漆、涂料方面的应用生产油漆是碳酸钙的另一个重要用途。碳酸钙是油漆生产中重要的填充剂,细度和颗粒分配决定了油漆的透明度。还有,碳酸钙耐候性好,具有耐磨损、低电解液含量、PH稳定效应、可提高耐腐蚀性能和涂料的流变性等重要特性。碳酸钙在水基涂料系列也非常重要,它能提高速干性能,在公路划线方面有重要意义。

　　另外,在油漆中使用碳酸钙可以减少钛白粉的用量,从经济上考虑是有利的。这必将进一步刺激碳酸钙在油漆、涂料中的用量增长。

碳酸钙在不同行业的用途：

　　橡胶行业：碳酸钙是橡胶工业中使用最早量最大大填充剂之一，碳酸钙大量填充在橡胶之中，可以增加制品的容积，从而节约昂贵的天然橡胶达到降低成本的目的，碳酸钙填入橡胶能获得比纯橡胶硫化物更高的抗张强度耐磨性，撕裂强度，并在天然橡胶和合成橡胶中有显着的补强作用，同时可以调整稠度。
　　
　　塑料行业：碳酸钙在塑料制品中能起到一种骨架作用，对塑料制品尺寸的稳定性有很大作用，能提高制品的硬度，还可以提高制品的表面光泽和表面平整性。在一般塑料制品中添加碳酸钙耐热性可以提高，由于碳酸钙白度在90%以上，还可以取代昂贵的白色颜料起到一定的增白作用。
　　
　　油漆行业：碳酸钙在油漆行业中的用量较大，是不可缺少的骨架，在稠漆中用量为30%以上，酚醛磁漆4-7%里酚醛细花纹皱纹漆39%以上。
　　
　　水性涂料行业：在水性涂料行业的应用，用途更为广泛，能使涂料不沉降，易分散，光泽好等特性，在水性涂料用量为20-60%.
　　
　　另外，碳酸钙在造纸工业起重要作用能保证纸的强度，白度，成本较低。在电缆行业能起一定的绝缘作用，轻质碳酸钙市场未来前景
　　也是十分广阔。
　　
　　橡胶工业：我国是世界耗胶大国，目前年耗胶量达245万吨，居世界第二位。据有关部门预测，2010年已达到290万吨，2015年将达到370万吨。碳酸钙是橡胶制品的主要无机非金属填料之一，据估计约占目前橡胶制品中无机非金属填料总用量的1/4,仅次于陶土。
　　
　　油漆涂料：重质碳酸钙白度高，是内外墙建筑涂料的主要白色填料和颜料之一，在某些水性建筑内外墙涂料中，用量可达10%~20%以上。在新型的树脂漆中，要求填充微细、活性重质碳酸钙。
　　
　　胶粘剂和密封剂：世界胶粘剂销售量年均增长3%.国外碳酸钙在环氧和有机硅树脂等胶粘剂和密封剂中的填充量可达到20~50%.考虑到我国目前重质碳酸钙在胶粘剂中应用水平较低的现实，2010年按平均填充量15%计算，我国胶粘剂和密封剂需要碳酸钙55万吨左右，超细活性重质碳酸钙的用量达到11万吨左右。预计2015年需要碳酸钙量更大。

万丈高楼平地起 · 发表于 2014-9-9 14:29:12

卖什么碳酸钙的。

胶皮糖 · 发表于 2014-9-9 15:23:57

谢谢普及碳酸钙的知识！

llx6800 · 发表于 2014-9-9 15:26:55

普及的很好，收益了，谢谢。

姜平辉 · 发表于 2014-9-9 18:30:21

谢楼主,学习一下。

wangshui · 发表于 2014-9-10 08:41:07

感谢分享

limingleihuo · 发表于 2014-9-14 11:13:15

谢谢楼主分享

yoda1980 · 发表于 2014-10-3 09:52:48

谢谢！了解了一些！

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