碳酸钙的制备及分类方法

塑木复合制品加工常用的CaCO3可分为以下三类，即轻质CaCO3、重质CaCO3和纳米碳酸钙。

3.1　轻质碳酸钙

轻质碳酸钙又称沉淀碳酸钙或胶质钙。是以石灰石为原料经用化学方法制得，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。轻质碳酸钙颗粒微细。呈针纤状，表面较粗糙，比表面积大，因此吸油值较高，在60-90mL/100g左右，轻质碳酸钙的形状根据碳酸钙晶粒形状的不同，可将轻质碳酸钙分为纺锤形、立方形、针形、球形、片形和四角柱形碳酸钙。这些不同晶型的碳酸钙可由控制反应条件制得。用于塑料和橡胶工业轻质碳酸钙的国家标准（GB4794-84）主要技术指标，详见表8-6：

表8-6　国家标准（GB4794-84）主要技术指标

轻质碳酸钙按其原始平均粒径（d）分为微粒碳酸钙（25μm），微粉碳酸钙（1-5μm）、微细碳酸钙（0.1-1μm）、超细碳酸钙（≤0.02μm）。

3.2　重质碳酸钙(www.xing528.com)

重质碳酸钙按其来源划分有白垩、石灰石或大理石。重质碳酸钙过去称为单飞粉（过20目），双飞粉（过320目）、四飞粉（过400目）及方解石粉。它可由天然碳酸钙矿物如方解石、大理石、白垩磨碎而成，现多用方解石为原料磨碎制成重质碳酸钙。重质碳酸钙可用干法或湿法工艺生产。干法工艺，矿石经破碎后，粉化、再经干法研磨和气流分级后可制成粗粒重质碳酸钙。湿法工艺，矿石经破碎后，先经过浮选和水洗除去有色杂质，再用研磨机研磨，可得到细粒子重质碳酸钙。用气流粉碎法可获得微细重质碳酸钙。重质碳酸钙的形状都是规则块状，颗粒大小差异较大，而且颗粒有一定棱角、表面粗慥，粒径分布宽，粒径一般在10μm以下。重质碳酸钙按其原始粒径可分为粗磨碳酸钙（>3μm），细磨碳酸钙（1-3μm）、超细碳酸钙（0.5-1μm）。目前许多企业生产的重质碳酸钙都达到1400目以上，为广大塑料制品生产企业提供了相对适用的碳酸钙产品。

重质和轻质碳酸钙并非轻重之分，而是其表观密度不同。也就是同等体积的碳酸钙质量不同。用化学方法生产出来的沉淀碳酸钙堆积体积大，同样体积时，显得质量轻，故称为轻质碳酸钙。实际上两种碳酸钙真实密度相差不大。重质碳酸钙表观密度为2.6-2.9g/cm3。轻质碳酸钙表观密度为2.4-2.6g/cm3。

3.3　纳米级碳酸钙

纳米级碳酸钙是20世纪80年代发展起来的新型超细固体材料，粒径10-100nm之间，通常碳酸钙的粒径在几微米到几十微米，碳酸钙的细化和超细化可以使填充碳酸钙的性能更为优异，因此使用1μm左右甚至更细粒径的碳酸钙已经成为填充技术一个新的发展方向，研究表明当碳酸钙的粒径达到纳米级时（1nm=10-9m），由于纳米级碳酸钙颗粒的超细化，其晶体结构和表面电子结构发生变化，产生了普通碳酸钙不具有的量子尺寸效应，小尺寸效应（晶粒尺寸效应），极大的比表面积和强界面结合等纳米效应，填充塑料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度比使用其他碳酸钙显著提高，达到既增韧又增强的双重效果。广泛适用于橡胶、塑料、涂料、油墨、胶粘剂等领域。随着先进制备技术的开发应用，纳米碳酸钙已经成为碳酸钙行业发展的焦点。

（1）国内外纳米碳酸钙制备技术状况，纳米碳酸钙虽归属无机化工产品，但作为一种新型功能性材料，化学成分已不是决定其性能的关键因素，而其物料性能更突显其功能特性，其颗粒大小，颗粒性状及分布是决定功能性的核心因素，也是纳米碳酸钙制备技术研究的重点。国内外投产的纳米碳酸钙制备方法基本采用碳化法，即用ca（oh）2，悬浮液与co2气体中和反应。碳化法制备纳米碳酸钙实际上是一个化学反应和物理结晶同时并存的复杂过程。化学反应力学研究表明，该反应是一个以传递为步骤的气、液、固等多相化学反应，因此如何强化传递是整个制备技术的核心问题。目前国内用于工业化制备纳米碳酸钙的方法有鼓泡法、喷雾法、搅拌法、超重力法等。前两种方法生成的碳酸钙粒径大、分布广，后两种方法生产的碳酸钙颗粒粒径小、分布窄，但设备结构复杂或体积庞大，成本高，国外具体的碳化方法报道极少，以特殊搅拌法为多。

（2）纳米碳酸钙在硬质PVC树脂中的应用技术，高聚物中添加适量的纳米级无机刚性粒子（如纳米碳酸钙），具有即增韧又增强的双重作用，在塑料制品上一般添加8-15份就能达到很好的填充效果，其塑料制品的拉伸性能和冲击性能及可焊性能都得到提高，且外观质量更加细腻与光亮。