碳酸鈣在各行業(yè)中的應(yīng)用
作者： 發(fā)布日期：2019-02-27
碳酸鈣在各行業(yè)中的應(yīng)用碳酸鈣的英文名稱為Calcium carbonate ，分子式是CaCO3 ，分子量100.09 ，碳酸鈣是一種用途十分廣泛的無機(jī)鹽礦物，碳酸鈣是地球外殼的天然礦物。根據(jù)生產(chǎn)方法的不同的，碳酸鈣可分重質(zhì)碳酸鈣(GCC)和輕質(zhì)碳酸鈣(PCC)兩種。而隨著生產(chǎn)工藝地不斷進(jìn)步，目前已開發(fā)出納米碳酸鈣、活性碳酸鈣。碳酸鈣的特性是可以人工調(diào)控色澤、粒徑、表面特性、分散度、流變性、觸變性以及晶型等,而且碳酸鈣化學(xué)純度高,化學(xué)惰性強(qiáng),熱穩(wěn)定性好,在400攝氏度以下不會分解。另外,碳酸鈣還具有吸油率低、硬度低、磨耗值小、無毒、無臭、無味,分散性好等優(yōu)點(diǎn)。因此碳酸鈣在各個行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用.。
重質(zhì)碳酸鈣( Heavy Calcium Carbonate) 又稱研磨碳酸鈣( Ground Calcium Carbonate,簡稱GCC美國稱Kotamite) ,是用機(jī)械方法直接粉碎天然的方解石、石灰石、白堊、貝殼等而制得。 由于它的沉降體積(1.1-1.9mL/g/ g)比用化學(xué)方法生產(chǎn)的輕質(zhì)碳酸鈣沉降體積(2.4-2.8mL/g) 小,因此被稱為重質(zhì)碳酸鈣。
輕質(zhì)碳酸鈣(Light Calcium Carbonate)又稱沉淀碳酸鈣(Precipitated Calcium Carbonate，簡稱PCC) ,是用化學(xué)加工方法制得的。由于它的沉降體積(2.4-2.8mL/g)比用機(jī)械方法生產(chǎn)的重質(zhì)碳酸鈣沉降體積(1.1-1.9mL/g)大,因此被稱為輕質(zhì)碳酸鈣。
活性碳酸鈣是在普通碳酸鈣的基礎(chǔ)上進(jìn)行改性而得到的,從而達(dá)到在復(fù)合材料制品中的填充和改性的雙重目的。這些改性包括對碳酸鈣的結(jié)晶形態(tài)、粒子大小、粒度分布及表面性能等方面的改性。以提高其綜合性能。可在降低成本的同時,還能改善制品的硬度、彈性模量、尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。
納米碳酸鈣是以非金屬礦石灰石為原料，采用沉淀法合成納米粉體技術(shù)制備的重要無機(jī)鹽新產(chǎn)品，粒徑10-100nm，因其粒徑小，活性好，是一種新型無機(jī)材料，具有許多特殊功能，主要適用于橡膠、油墨、造紙、涂料、醫(yī)藥、塑料、食品等行業(yè)，如添加在橡膠中，其硫化膠伸第率、壓縮變形、撕裂性能、耐屈撓性能比添加一般碳酸鈣高。目前國內(nèi)只有少數(shù)幾家企業(yè)生產(chǎn)納米碳酸鈣，且產(chǎn)量甚微，不能滿足市場需求。
碳酸鈣的應(yīng)用發(fā)展較快,目前已廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,如橡膠、塑料、造紙、涂料、油漆、油墨、電纜、制藥、化肥、飼料、食品、制糖、紡織、玻璃、陶瓷、衛(wèi)生用品、密封劑、膠粘劑、殺蟲劑和農(nóng)藥載體以及煙道除硫、水處理等環(huán)保方面。輕質(zhì)碳酸鈣用途與重質(zhì)碳酸鈣有重疊也有不同,主要用于造紙、塑料、人造橡膠、食品、食用色料、醫(yī)藥、黏結(jié)劑和衛(wèi)生用品等領(lǐng)域。近年來,因?yàn)橛匈Y料談及輕質(zhì)碳酸鈣可增強(qiáng)某些材料的性能,所以它的使用范圍有所增加。
1.碳酸鈣在橡膠中的應(yīng)用
酸鈣是橡膠工業(yè)中使用最早量最大大填充劑之一，碳酸鈣大量填充在橡膠之中，可以增加制品的容積，從而節(jié)約昂貴的天然橡膠達(dá)到降低成本的目的，碳酸鈣填入橡膠能獲得比純橡膠硫化物更高的抗張強(qiáng)度耐磨性，撕裂強(qiáng)度，并在天然橡膠和合成橡膠中有顯著的補(bǔ)強(qiáng)作用，同時可以調(diào)整稠度。
2、碳酸鈣在塑料聚合物方面的應(yīng)用
碳酸鈣是非常重要的填充料,特別是在歐洲,以重量計,占礦物填充劑和加強(qiáng)劑市場的60%。碳酸鈣填充料的主要用途有增塑PVC(電纜、地板人造革等,重鈣占10%～30%,),硬聚氯乙烯(rigidPVC門窗、異型材、板材、管材、薄板中占5%～20%,地板磚中占40%～80%),不飽和聚酯材料(汽車、電器和器具工業(yè)的薄板模塑和整體模塑),聚丙烯(家具、汽車、包裝、纖維等)和聚乙烯。
碳酸鈣在塑料制品中能起到一種骨架作用，對塑料制品尺寸的穩(wěn)定性有很大作用，能提高制品的硬度，還可以提高制品的表面光澤和表面平整性。在一般塑料制品中添加碳酸鈣耐熱性可以提高，由于碳酸鈣白度在95%以上，還可以取代昂貴的白色顏料起到一定的增白作用。
3、碳酸鈣在造紙業(yè)的應(yīng)用
在造紙工業(yè)使用碳酸鈣,可使紙張亮度好、結(jié)構(gòu)堅實(shí)、利書寫、涂布均勻、摩擦度低、易排濕以及易干燥等。由于世界造紙業(yè)從上世紀(jì)80年代初開始成功地由酸性工藝轉(zhuǎn)向堿性工藝,使填充料的使用發(fā)生了革命性的變化:碳酸鈣代替木槳和其他顏料,可改善紙張的光亮度、不透性、空隙度、松密度等。堿基加工主要用于生產(chǎn)精細(xì)印刷和書寫紙張,對新聞紙等一些重要用紙,雖然使用酸基環(huán)境生產(chǎn),但也可使用碳酸鈣。目前造紙涂料配方中碳酸鈣使用量大幅增加,已從5%～10%上升到30%左右。
4.碳酸鈣在油漆行業(yè)中的用量較大，生產(chǎn)油漆是碳酸鈣的另一個重要用途。碳酸鈣是油漆生產(chǎn)中重要的填充劑,細(xì)度和顆粒分配決定了油漆的透明度。還有,碳酸鈣耐候性好,具有耐磨損、低電解液含量、PH穩(wěn)定效應(yīng)、可提高耐腐蝕性能和涂料的流變性等重要特性。碳酸鈣在油漆行業(yè)中的用量較大，是不可缺少的骨架，在稠漆中用量為30%以上，酚醛磁漆4-7%里酚醛細(xì)花紋皺紋漆39%以上。
5.碳酸鈣在水性涂料行業(yè)的應(yīng)用
碳酸鈣在水性涂料行業(yè)的應(yīng)用，用途更為廣泛，能使涂料不沉降，易分散，光澤好等特性，在水性涂料用量為20-60%。涂料工業(yè)中，重質(zhì)碳酸鈣是世界涂料的第一填料，隨著水性涂料產(chǎn)量的增大，今后重質(zhì)碳酸鈣的用量會進(jìn)一步提高 。它進(jìn)入涂料工業(yè)除用于增重之外，主要用于部分取代鈦白粉(最大取代量為30%，一般為10 ～20%)和彩色顏料，也用于取代輕鈣和沉淀硫酸鋇，在這些用途中，一定要用微細(xì)化和超微細(xì)化重質(zhì)碳酸鈣。涂料工業(yè)中，超細(xì)鈣不僅可作為增白的體質(zhì)顏料，增容降低成本，提高涂料油漆的光澤，提高產(chǎn)品的光澤度、干燥性和遮蓋力，同時還具有補(bǔ)強(qiáng)作用。
6.碳酸鈣在電纜行業(yè)能起一定的絕緣作用。
7. 納米活性碳酸鈣在橡膠工業(yè)具有超細(xì)、超純的特點(diǎn)，生產(chǎn)過程中有效控制了晶形和顆粒大小，而且進(jìn)行了表面改性。因此其在橡膠中具有空間立體結(jié)構(gòu)、又有良好的分散性，可提高材料的補(bǔ)強(qiáng)作用。如鏈狀的納米級超細(xì)碳酸鈣，在橡膠混煉中，鎖鏈狀的鏈被打斷，會形成大量高活性表面或高活性點(diǎn)，它們與橡膠長鏈形成鍵連結(jié)，不僅分散性好，而且大大增強(qiáng)了補(bǔ)強(qiáng)作用。值得注意的是，它不但可以作為補(bǔ)強(qiáng)填充料單獨(dú)使用，而且可根據(jù)生產(chǎn)需求與其他填充料配合使用，如：炭黑、白炭黑、輕鈣重鈣、鈦白粉、陶土等，達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)、填充、調(diào)色、改善加工工藝和提高制品性能、降低含膠率或部分取代白炭黑、鈦白粉等價格昂貴的白色填料的目的。
碳酸鈣的市場前景
據(jù)有關(guān)資料分析，到2010年，我國的碳酸鈣市場需求量為：
塑料工業(yè)： 重質(zhì)碳酸鈣的需求量預(yù)計將達(dá)到22萬噸。
造紙工業(yè)：將需要超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣60萬噸左右。
橡膠工業(yè)：總需求量將達(dá)到20萬噸左右。
油漆涂料：需超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣6萬噸左右。
膠粘劑和密封劑：將消耗碳酸鈣55萬噸左右，超細(xì)活性重質(zhì)碳酸鈣的用量將達(dá)到11萬噸左右。
