產(chǎn)品詳情
眾所周知，重質(zhì)碳酸鈣（簡稱重鈣）和輕質(zhì)碳酸鈣（簡稱輕鈣）是塑料工業(yè)中使用數(shù)量最大、應(yīng)用面最廣的粉體填料。我國塑料制品的年產(chǎn)量已超過1萬噸，以塑料用粉體填料數(shù)量占塑料制品總量8%，碳酸鈣在各種粉體填料總量占70%計算，目前我國塑料工業(yè)每年使用的各種規(guī)格的碳酸鈣在570萬噸左右。碳酸鈣以價格低廉、使用方便、副作用少等多優(yōu)點成為塑料加工行業(yè)的增量材料，為碳酸鈣行業(yè)帶來巨大商機(jī)。
塑料制品行業(yè)每年應(yīng)用570萬噸碳酸鈣，其經(jīng)濟(jì)性是不言而喻的，由于可代替以石油為原料的合成樹脂，相當(dāng)于國家少建2-3座大型石油化工廠，不僅可以節(jié)約數(shù)百億元的投資，而且節(jié)約下來的是地球上且日益成為國家必爭的戰(zhàn)略資源的石油，對環(huán)境的是不可磨滅的貢獻(xiàn)。
多年的應(yīng)用實踐表明，碳酸鈣不僅可以降低塑料制品的原材料成本，而且還具有改善塑料材料某些性能的作用，近幾年來的研究更是獲得可喜成果，多家大專院校和科研單位的研究成果表明，不同種類的碳酸鈣如使用得當(dāng)，可顯著提高基體塑料的性能，但輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣的區(qū)分一直困擾著多數(shù)用戶，本文作者分多個方面介紹其不同。
1 來源方式不同
輕質(zhì)碳酸鈣是化學(xué)合成的碳酸鈣，又稱沉淀碳酸鈣、膠體碳酸鈣或者活性碳酸鈣，甚至可以生產(chǎn)出納米碳酸鈣，簡稱輕鈣。它是將石灰石原料煅燒生成石灰和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳，其主要成分氫氧化鈣，通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸鈣沉淀，經(jīng)脫水、干燥和粉碎制得，或者由碳酸納和氯化鈣進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，經(jīng)脫水、干燥和粉碎制得。重質(zhì)碳酸鈣簡稱重鈣，是用機(jī)械方法直接粉碎天然的方解石、大理石、白堊、貝殼等制得。
2 堆積密度不同
重鈣與輕鈣最明顯的區(qū)別就在于產(chǎn)品的堆積密度不同，重鈣產(chǎn)品的堆積密度較大，一般為0.8-1.3g/cm3；而輕鈣產(chǎn)品的堆積密度較小，多為0.5-0.7g/cm3；一些納米碳酸鈣產(chǎn)品的堆積密度甚至更低，可達(dá)到0.28g/cm3左右。由產(chǎn)品的包裝體積也可以粗略分辨出重鈣和輕鈣產(chǎn)品，一般重鈣產(chǎn)品多為25kg/包，產(chǎn)品包裝體積較小，而同等質(zhì)量的輕鈣產(chǎn)品包裝體積明顯較大，一些納米碳酸鈣產(chǎn)品還采用15kg/包或20kg/包的包裝。
3 白度大小不同
由于重鈣產(chǎn)品相對雜質(zhì)較多，因此產(chǎn)品白度一般為89%-93%，只有極少數(shù)的產(chǎn)品能達(dá)到95%。而輕鈣產(chǎn)品因為化學(xué)合成制成，去除了很多雜質(zhì)，產(chǎn)品純凈度高，因此白度多為92%-95%，部分產(chǎn)品可以達(dá)到96%-97%，這也是輕鈣產(chǎn)品多用于高檔或淺色制品填充的主要原因。
4 水分含量不同
重鈣產(chǎn)品水分一般為0.2%-0.3%，水分含量比較低同時也較為穩(wěn)定，一些高檔的重鈣產(chǎn)品水分甚至可以達(dá)到0.1%左右。普通輕鈣產(chǎn)品水分0.3%-0.8%，有時會有一定的波動不太穩(wěn)定。傳統(tǒng)上重、輕鈣的區(qū)分就是用水份儀器測試水分，水分大到接近1%就是輕鈣，小到0.1%以下為重鈣。
5 粒徑大小不同
重鈣產(chǎn)品的粒徑為0.5-45um不等，產(chǎn)品粒徑因粉碎設(shè)備不同而不同。普通輕鈣產(chǎn)品的粒徑一般為0.5-15um，因顆粒形狀為紡錘形難以準(zhǔn)確測定，一般是一個范圍；輕鈣中的納米碳酸鈣粒徑更細(xì)，尺寸一般為20-200nm。普通輕質(zhì)碳酸鈣的粒度一般在2500目左右，可以滿足PVC管材和型材的性能需要，所以從粒度上考慮傳統(tǒng)上PVC管材和型材都選用輕質(zhì)碳酸鈣。以往因粉碎設(shè)備的限制，重質(zhì)碳酸鈣細(xì)度較大，現(xiàn)在重質(zhì)碳酸鈣的粒度完全可以滿足需要，甚至比輕質(zhì)碳酸鈣更細(xì)，所以目前PVC管材和型材兩者都可以選用。
碳酸鈣粒徑的測定可以用粒度分析儀。
6 味道不同
用高倍顯微鏡看，重鈣產(chǎn)品由于采用機(jī)械粉碎和分級，顆粒形態(tài)一般多為立方體、多棱體、長方體等不規(guī)則形態(tài)，具體見圖1所示。對于不同的重鈣加工方法，碳酸鈣的微觀形狀不同，例如用擂蒙磨加工的碳酸鈣為紡錘形，用氣流磨加工的碳酸鈣為顆粒形。
普通輕鈣的顆粒較為規(guī)則，在充分分散開來的情況下通常呈紡錘形，具體見圖2所示。對于輕質(zhì)碳酸鈣，合成產(chǎn)品的顆粒形狀是可以人為控制的，可以在碳化過程中加入控制劑來實現(xiàn)控制。目前開發(fā)的控制劑有無機(jī)酸、無機(jī)堿、有機(jī)酸（氨基酸）、醇類、糖類、蛋白質(zhì)和特殊結(jié)構(gòu)的生物聚合物，例如用雙親水嵌段聚合物PEG-b-PMAA在不同濃度和不同PH值下可以分別制成菱形、花生形、長棒形、球形和啞鈴性外觀的碳酸，再如用樹枝形聚合物聚天冬氨酸可以制成螺旋形狀碳酸，又如加入陰離子右旋糖苷可以獲得球形碳酸鈣。
8 晶型不同
對于重質(zhì)碳酸鈣不同產(chǎn)地碳酸鈣具有固定的晶形，破碎和細(xì)化不會改變晶型，一般方解石重鈣為六方晶型、大理石重鈣為立方晶型。對于輕質(zhì)碳酸鈣，在具體碳化制備過程中，三種晶型碳酸鈣以不同比例同時出現(xiàn)，要想得到單一純凈的某一晶型，就要控制成型過程。輕質(zhì)碳酸鈣的三種晶型為：
8.1 方解石晶型
這是碳酸鈣最穩(wěn)定的晶型，屬于六方晶系，通常條件下礦物碳酸鈣都以此種晶型存，具有此類晶型的碳酸鈣遮蓋力大、白度高、純度好、耐熱、耐腐蝕、耐化學(xué)穩(wěn)定。
8.2 文石晶型
常溫下是碳酸鈣亞穩(wěn)定晶型，屬于斜方晶系，具有此類晶型的碳酸鈣長徑比高，常用于聚合物的補(bǔ)強(qiáng)復(fù)合材料。
8.3 球霰石晶型
是碳酸鈣最不穩(wěn)定的晶型，只有在有機(jī)質(zhì)材料中會有少量存在，并在短時間內(nèi)會自動轉(zhuǎn)換為方解石晶型或文石晶，具有此類晶型的碳酸鈣對生物的生命和健康起著非常重要的作，研究發(fā)現(xiàn)樹枝狀聚合物電介質(zhì)和某些低分子量聚合物電介質(zhì)可以促進(jìn)穩(wěn)定的球霰石晶型生成。
9 吸油值不同
輕質(zhì)碳酸鈣的吸油值為60-90 ml/100mg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重質(zhì)碳酸鈣的40-60 ml/100mg，因此吸收液體性和吸收樹脂性能很，如果配方含有液體助劑，應(yīng)該選用吸油質(zhì)小的重質(zhì)碳酸，吸油值大的無機(jī)粉體會導(dǎo)致需要處理的偶聯(lián)劑量增加，例如碳酸鈣的吸油值由40ml/100mg增大到50ml/100mg，會導(dǎo)致偶聯(lián)劑用量增加30，在PVC配方中如果選擇輕質(zhì)碳酸，就要多消耗液體助劑和PVC樹，因此從吸油值上考慮應(yīng)該盡可能選擇吸油值低的重質(zhì)碳酸鈣。
10 流動性不同
重質(zhì)碳酸鈣的加工主要是通過機(jī)械破碎、研磨的方法實現(xiàn)的；輕質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)是通過化學(xué)反應(yīng)沉淀后制取的，后者比前者的工藝復(fù)雜的多，要求也相應(yīng)嚴(yán)格的多，因此同等粒徑的重質(zhì)碳酸鈣要比輕質(zhì)碳酸鈣便宜30%左右，如果性能允許可選擇重質(zhì)碳酸鈣更經(jīng)濟(jì)便宜。
12 改性功能不同
重、輕碳酸鈣兩者改性效果區(qū)分有細(xì)微區(qū)別，重質(zhì)碳酸鈣對拉伸強(qiáng)度較好，而輕質(zhì)碳酸鈣對沖擊強(qiáng)度和剛性較好，一般用輕鈣的塑料表面更光滑一些，而且密度會低一些；使用重鈣塑料加工流動性要好一些，而且粒徑較小的重鈣填充塑料性能也較好。
結(jié)論
正確區(qū)分好輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣，在具體配方設(shè)計時根據(jù)需要性能選取具有重要的意義，這樣就可以按需要選取材料，既可以滿足性能又可以降低成本。
塑料制品行業(yè)每年應(yīng)用570萬噸碳酸鈣，其經(jīng)濟(jì)性是不言而喻的，由于可代替以石油為原料的合成樹脂，相當(dāng)于國家少建2-3座大型石油化工廠，不僅可以節(jié)約數(shù)百億元的投資，而且節(jié)約下來的是地球上且日益成為國家必爭的戰(zhàn)略資源的石油，對環(huán)境的是不可磨滅的貢獻(xiàn)。
多年的應(yīng)用實踐表明，碳酸鈣不僅可以降低塑料制品的原材料成本，而且還具有改善塑料材料某些性能的作用，近幾年來的研究更是獲得可喜成果，多家大專院校和科研單位的研究成果表明，不同種類的碳酸鈣如使用得當(dāng)，可顯著提高基體塑料的性能，但輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣的區(qū)分一直困擾著多數(shù)用戶，本文作者分多個方面介紹其不同。
1 來源方式不同
輕質(zhì)碳酸鈣是化學(xué)合成的碳酸鈣，又稱沉淀碳酸鈣、膠體碳酸鈣或者活性碳酸鈣，甚至可以生產(chǎn)出納米碳酸鈣，簡稱輕鈣。它是將石灰石原料煅燒生成石灰和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳，其主要成分氫氧化鈣，通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸鈣沉淀，經(jīng)脫水、干燥和粉碎制得，或者由碳酸納和氯化鈣進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，經(jīng)脫水、干燥和粉碎制得。重質(zhì)碳酸鈣簡稱重鈣，是用機(jī)械方法直接粉碎天然的方解石、大理石、白堊、貝殼等制得。
2 堆積密度不同
重鈣與輕鈣最明顯的區(qū)別就在于產(chǎn)品的堆積密度不同，重鈣產(chǎn)品的堆積密度較大，一般為0.8-1.3g/cm3；而輕鈣產(chǎn)品的堆積密度較小，多為0.5-0.7g/cm3；一些納米碳酸鈣產(chǎn)品的堆積密度甚至更低，可達(dá)到0.28g/cm3左右。由產(chǎn)品的包裝體積也可以粗略分辨出重鈣和輕鈣產(chǎn)品，一般重鈣產(chǎn)品多為25kg/包，產(chǎn)品包裝體積較小，而同等質(zhì)量的輕鈣產(chǎn)品包裝體積明顯較大，一些納米碳酸鈣產(chǎn)品還采用15kg/包或20kg/包的包裝。
3 白度大小不同
由于重鈣產(chǎn)品相對雜質(zhì)較多，因此產(chǎn)品白度一般為89%-93%，只有極少數(shù)的產(chǎn)品能達(dá)到95%。而輕鈣產(chǎn)品因為化學(xué)合成制成，去除了很多雜質(zhì)，產(chǎn)品純凈度高，因此白度多為92%-95%，部分產(chǎn)品可以達(dá)到96%-97%，這也是輕鈣產(chǎn)品多用于高檔或淺色制品填充的主要原因。
4 水分含量不同
重鈣產(chǎn)品水分一般為0.2%-0.3%，水分含量比較低同時也較為穩(wěn)定，一些高檔的重鈣產(chǎn)品水分甚至可以達(dá)到0.1%左右。普通輕鈣產(chǎn)品水分0.3%-0.8%，有時會有一定的波動不太穩(wěn)定。傳統(tǒng)上重、輕鈣的區(qū)分就是用水份儀器測試水分，水分大到接近1%就是輕鈣，小到0.1%以下為重鈣。
5 粒徑大小不同
重鈣產(chǎn)品的粒徑為0.5-45um不等，產(chǎn)品粒徑因粉碎設(shè)備不同而不同。普通輕鈣產(chǎn)品的粒徑一般為0.5-15um，因顆粒形狀為紡錘形難以準(zhǔn)確測定，一般是一個范圍；輕鈣中的納米碳酸鈣粒徑更細(xì)，尺寸一般為20-200nm。普通輕質(zhì)碳酸鈣的粒度一般在2500目左右，可以滿足PVC管材和型材的性能需要，所以從粒度上考慮傳統(tǒng)上PVC管材和型材都選用輕質(zhì)碳酸鈣。以往因粉碎設(shè)備的限制，重質(zhì)碳酸鈣細(xì)度較大，現(xiàn)在重質(zhì)碳酸鈣的粒度完全可以滿足需要，甚至比輕質(zhì)碳酸鈣更細(xì)，所以目前PVC管材和型材兩者都可以選用。
碳酸鈣粒徑的測定可以用粒度分析儀。
6 味道不同
輕鈣因石灰石煅燒后去除掉很多雜質(zhì)一般來說白度較高，純度也較高，但國產(chǎn)有的輕鈣因為氧化鈣反應(yīng)不完全，殘留有石灰味道，如果用于食品行業(yè)，如填充餅干則會有嗆人的味道，而重鈣沒有。另外，過多的氧化鈣會造成產(chǎn)品在水性體系偏堿性或者PH值不好調(diào)節(jié)，導(dǎo)致成品不穩(wěn)定。此外，兩者的磷酸含量不同，輕鈣中有時為了調(diào)整PH值處于合理范圍需要加入少量磷酸，而重鈣則沒有。
用高倍顯微鏡看，重鈣產(chǎn)品由于采用機(jī)械粉碎和分級，顆粒形態(tài)一般多為立方體、多棱體、長方體等不規(guī)則形態(tài)，具體見圖1所示。對于不同的重鈣加工方法，碳酸鈣的微觀形狀不同，例如用擂蒙磨加工的碳酸鈣為紡錘形，用氣流磨加工的碳酸鈣為顆粒形。
普通輕鈣的顆粒較為規(guī)則，在充分分散開來的情況下通常呈紡錘形，具體見圖2所示。對于輕質(zhì)碳酸鈣，合成產(chǎn)品的顆粒形狀是可以人為控制的，可以在碳化過程中加入控制劑來實現(xiàn)控制。目前開發(fā)的控制劑有無機(jī)酸、無機(jī)堿、有機(jī)酸（氨基酸）、醇類、糖類、蛋白質(zhì)和特殊結(jié)構(gòu)的生物聚合物，例如用雙親水嵌段聚合物PEG-b-PMAA在不同濃度和不同PH值下可以分別制成菱形、花生形、長棒形、球形和啞鈴性外觀的碳酸，再如用樹枝形聚合物聚天冬氨酸可以制成螺旋形狀碳酸，又如加入陰離子右旋糖苷可以獲得球形碳酸鈣。
8 晶型不同
對于重質(zhì)碳酸鈣不同產(chǎn)地碳酸鈣具有固定的晶形，破碎和細(xì)化不會改變晶型，一般方解石重鈣為六方晶型、大理石重鈣為立方晶型。對于輕質(zhì)碳酸鈣，在具體碳化制備過程中，三種晶型碳酸鈣以不同比例同時出現(xiàn)，要想得到單一純凈的某一晶型，就要控制成型過程。輕質(zhì)碳酸鈣的三種晶型為：
8.1 方解石晶型
這是碳酸鈣最穩(wěn)定的晶型，屬于六方晶系，通常條件下礦物碳酸鈣都以此種晶型存，具有此類晶型的碳酸鈣遮蓋力大、白度高、純度好、耐熱、耐腐蝕、耐化學(xué)穩(wěn)定。
8.2 文石晶型
常溫下是碳酸鈣亞穩(wěn)定晶型，屬于斜方晶系，具有此類晶型的碳酸鈣長徑比高，常用于聚合物的補(bǔ)強(qiáng)復(fù)合材料。
8.3 球霰石晶型
是碳酸鈣最不穩(wěn)定的晶型，只有在有機(jī)質(zhì)材料中會有少量存在，并在短時間內(nèi)會自動轉(zhuǎn)換為方解石晶型或文石晶，具有此類晶型的碳酸鈣對生物的生命和健康起著非常重要的作，研究發(fā)現(xiàn)樹枝狀聚合物電介質(zhì)和某些低分子量聚合物電介質(zhì)可以促進(jìn)穩(wěn)定的球霰石晶型生成。
9 吸油值不同
輕質(zhì)碳酸鈣的吸油值為60-90 ml/100mg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重質(zhì)碳酸鈣的40-60 ml/100mg，因此吸收液體性和吸收樹脂性能很，如果配方含有液體助劑，應(yīng)該選用吸油質(zhì)小的重質(zhì)碳酸，吸油值大的無機(jī)粉體會導(dǎo)致需要處理的偶聯(lián)劑量增加，例如碳酸鈣的吸油值由40ml/100mg增大到50ml/100mg，會導(dǎo)致偶聯(lián)劑用量增加30，在PVC配方中如果選擇輕質(zhì)碳酸，就要多消耗液體助劑和PVC樹，因此從吸油值上考慮應(yīng)該盡可能選擇吸油值低的重質(zhì)碳酸鈣。
10 流動性不同
從流動性上考慮，輕質(zhì)碳酸鈣的微觀結(jié)構(gòu)為紡錘形狀，它的流動性不如重質(zhì)碳酸鈣好，一般加入量超過25份就嚴(yán)重影響流動性，而重質(zhì)碳酸鈣為顆粒狀，可以促進(jìn)流動性，加入量不受限，在PVC管材配方中如果碳酸鈣添加超過25份，如果從流動性上考慮選用重質(zhì)碳酸鈣。
重質(zhì)碳酸鈣的加工主要是通過機(jī)械破碎、研磨的方法實現(xiàn)的；輕質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)是通過化學(xué)反應(yīng)沉淀后制取的，后者比前者的工藝復(fù)雜的多，要求也相應(yīng)嚴(yán)格的多，因此同等粒徑的重質(zhì)碳酸鈣要比輕質(zhì)碳酸鈣便宜30%左右，如果性能允許可選擇重質(zhì)碳酸鈣更經(jīng)濟(jì)便宜。
12 改性功能不同
重、輕碳酸鈣兩者改性效果區(qū)分有細(xì)微區(qū)別，重質(zhì)碳酸鈣對拉伸強(qiáng)度較好，而輕質(zhì)碳酸鈣對沖擊強(qiáng)度和剛性較好，一般用輕鈣的塑料表面更光滑一些，而且密度會低一些；使用重鈣塑料加工流動性要好一些，而且粒徑較小的重鈣填充塑料性能也較好。
結(jié)論
正確區(qū)分好輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣，在具體配方設(shè)計時根據(jù)需要性能選取具有重要的意義，這樣就可以按需要選取材料，既可以滿足性能又可以降低成本。
