碳酸钙在各行业的综合应用.docx

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碳酸钙在各行业的综合应用

碳酸钙在各行业的综合应用

碳酸钙的英文名称为Calcium carbonate ，分子式是CaCO3 ，分子量100.09 ，碳酸钙是一种用途十分广泛的无机盐矿物，碳酸钙是地球外壳的天然矿物。

根据生产方法的不同的，碳酸钙可分重质碳酸钙（GCC）和轻质碳酸钙（PCC）两种。

而随着生产工艺地不断进步，目前已开发出纳米碳酸钙、活性碳酸钙。

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。

因此碳酸钙在各个行业得到了广泛的应用.。

重质碳酸钙（ Heavy Calcium Carbonate） 又称研磨碳酸钙（ Ground Calcium Carbonate,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。

轻质碳酸钙（Light Calcium Carbonate）又称沉淀碳酸钙（Precipitated Calcium Carbonate，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。

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。

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，主要适用于橡胶、油墨、造纸、涂料、医药、塑料、食品等行业，如添加在橡胶中，其硫化胶伸第率、压缩变形、撕裂性能、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。

1.碳酸钙在橡胶中的应用

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著的补强作用，同时可以调整稠度。

2、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。

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95%以上，还可以取代昂贵的白色颜料起到一定的增白作用。

3、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。

4.碳酸钙在油漆行业中的用量较大，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。

5.碳酸钙在水性涂料行业的应用

碳酸钙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%。

涂料工业中，重质碳酸钙是世界涂料的第一填料，随着水性涂料产量的增大，今后重质碳酸钙的用量会进一步提高 。

它进入涂料工业除用于增重之外，主要用于部分取代钛白粉（最大取代量为30%，一般为10 ～20%）和彩色颜料，也用于取代轻钙和沉淀硫酸钡，在这些用途中，一定要用微细化和超微细化重质碳酸钙。

涂料工业中，超细钙不仅可作为增白的体质颜料，增容降低成本，提高涂料油漆的光泽，提高产品的光泽度、干燥性和遮盖力，同时还具有补强作用。

6.碳酸钙在电缆行业能起一定的绝缘作用。

7. 纳米活性碳酸钙在橡胶工业具有超细、超纯的特点，生产过程中有效控制了晶形和颗粒大小，而且进行了表面改性。

因此其在橡胶中具有空间立体结构、又有良好的分散性，可提高材料的补强作用。

如链状的纳米级超细碳酸钙，在橡胶混炼中，锁链状的链被打断，会形成大量高活性表面或高活性点，它们与橡胶长链形成键连结，不仅分散性好，而且大大增强了补强作用。

值得注意的是，它不但可以作为补强填充料单独使用，而且可根据生产需求与其他填充料配合使用，如：

炭黑、白炭黑、轻钙重钙、钛白粉、陶土等，达到补强、填充、调色、改善加工工艺和提高制品性能、降低含胶率或部分取代白炭黑、钛白粉等价格昂贵的白色填料的目的。

碳酸钙的市场前景

据有关资料分析，到2010年，我国的碳酸钙市场需求量为：

塑料工业：

 重质碳酸钙的需求量预计将达到22万吨。

造纸工业：

将需要超细重质碳酸钙60万吨左右。

橡胶工业：

总需求量将达到20万吨左右。

油漆涂料：

需超细重质碳酸钙6万吨左右。

胶粘剂和密封剂：

将消耗碳酸钙55万吨左右，超细活性重质碳酸钙的用量将达到11万吨左右。

（一）碳酸钙在造纸中的应用

        碳酸钙在造纸中主要作纸张的填料，为了保证纸张的一定强度、白度，同时降低成

本，在纸张中添加大量碳酸钙。

造纸行业中大量使用碳酸钙是基于国际上造纸工业从酸

性造纸工艺转向碱性或中性造成纸工艺，这样就可以大量使用价廉的碳酸钙代替以往的

滑石和瓷土。

轻质碳酸钙作为造纸用填料，有几个优点超过高岭土和FGCC。

        1.具有较高的不透光性和光泽度。

        2.作为填料，增量能力高。

        3.粒径均匀。

        4.颜色保持力强。

        对于造纸填料来讲，我司生产的碳酸钙具有较高的留着力，粒度的均一性高，白度

高。

（二）碳酸钙在造纸涂布颜料作用

         我司生产的重质碳酸钙和轻质碳酸钙颜色白，颗粒较细，能适用于纸张表面的涂布

。

一般涂布总是一个复合配方，有碳酸钙有瓷土，也有二氧化钛或煅烧高岭土CMC等等

，最后成为浆状，再用棒式气刀、刮刀涂于纸张表层，加入碳酸钙后能使纸的亮度、白

度、油墨吸收性等特性有较大改观。

        在白板纸中，一般生产是在蕊纸成型之后，再用颜料涂两面三刀层，即底涂、面涂

（个别厂一次涂布，也有厂是三次涂布）。

在许多国家，造纸行业底涂用50%碳酸钙和

50%瓷土，也有用100%碳酸钙，但底涂的碳酸钙一般都控制在Pd60水平，即2um含量

在60%左右，在底涂之后，再涂上一层面涂，面涂一般用30%碳酸钙和70%瓷土。

用的

碳酸钙一般都控制在Pd90水平，即2um含量在90%左右，两面三刀者使用碳酸钙约占纸

张重量2%～4%。

        在铜版纸中碳酸钙的用途和白板纸中相同，所不同的是铜版纸的蕊纸很薄，而且双

面涂布相对来讲，碳酸钙涂布料占纸的重量比重就高得多。

        另外还有定量涂布纸，涂布牛皮纸等，都可使用我司生产的造纸涂布碳酸钙。

涂布

碳酸钙不同于填料碳酸钙，我司现生产的造纸涂布专用碳酸钙具有较好的油墨吸收性、

光泽性，涂料的流动性好，达到高含固量。

这些性能对于涂布十分重要，特别是碳酸钙

加添之后可以把涂布料的含量提高，是十分重要的性能，对减少造纸成本，提高纸张质

量能起到关键的作用。

（三）碳酸钙在涂料中的应用

　　在涂料中碳酸钙可作为白色颜料，起一种骨架作用，碳酸钙在涂料工业中可作为体

质颜料。

由于碳酸钙颜色是白色，在涂料中相对胶乳，溶剂价格都便宜，而且颗粒细，

能在涂料中均匀分散，所以是大量使用的体质颜料。

由于环保意识的提高，在建筑方面

涂料已大量用水性涂料，由于碳酸钙是白色又亲水，价格又便宜，所以获应用。

碳酸钙

的填  入可以增强底漆对基层表面的沉积性和渗透性。

在涂料中腻子是用来填平基面，

是整体涂料的中间层，不论什么腻子都需要加大量填料，腻子中的填料主体是重质碳酸

钙，再少量加一些锌钡白以增加粘性防止漆层松散，同时适当地加入沉淀碳酸钙以便干

后打磨。

　　在厚漆中，碳酸钙可以使涂料增稠、加厚，起一种填充和补平作用。

所以在厚漆中

通常添加重质碳酸钙和轻质碳酸钙，添加重质碳酸钙可达24.6%～78.5%。

在面漆中，

即罩面漆中，半光和无光漆则要采用增加体质颜料来削减光泽的办法，碳酸钙就是理想

的消光填料。

　　碳酸钙在多彩涂料中可作为其中一种添加剂发挥其作用，达到既降低材料成本，又

能提高装饰效果的目的。

在多彩涂料中可用轻质碳酸钙，即沉淀碳酸钙，其吸油量为80

%左右，粒度15微米左右，比重2.7左右，折光率为1.60左右。

也可用重质碳酸钙（方解

石粉）即天然产大理石等研磨而成。

在金属防锈涂料中，碳酸钙是体质颜料，还有一点

防锈作用，在金属防锈涂料中碳酸钙的适当用量为30%。

（四）碳酸钙在塑料中的应用

        碳酸钙被广泛用在填充聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、丙烯晴

丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）等树脂之中。

添加碳酸钙对提高改善塑料制品某些性能以

扩大其应用范围有一定作用，在塑料加工中它们可以减少树脂收缩率，改善流变态，控

制粘度。

还能起到以下作用：

        1.提高塑料制品尺寸的稳定性

         碳酸钙的添加，在塑料制品之中起到一种骨架作用，对塑料制品尺寸的稳定有很大

作用。

         2.提高塑料制品的硬度和刚性

        在塑料中，特别是软质聚氯乙烯中，硬度随碳酸钙配入量的逐渐增大，伸长率随硬

度增加而降低。

粒子细，吸油值大的碳酸钙，硬度的增长率大。

反之，粒子粗吸油值小的

碳酸钙，塑料的硬度增长率小。

在软质聚氯乙烯中，以重质碳酸钙的硬度增长率为最小，

沉淀碳酸钙（轻质）则其次。

         碳酸钙的塑料（树脂）内一般不能起增强作用，碳酸钙的粒子常常可以被树脂所浸

润，所以碳酸钙添加的正常作用是使树脂刚性增大，弹性模量和硬度也增大。

随着添加

量增加,搞张强度和极伸长率都下降。

不同碳酸钙，添加量不同，硬度也会不同。

       3.改善塑料加工性能

       碳酸钙的添加可以改变塑料的流变性能。

碳酸钙粉体，在添加中往往数量比较大，这

样就有助于它和其他组分的混合，也有助于塑料的加工成形。

碳酸钙的添加，特别是经过

表面处理过的碳酸钙添加之后，不但可以提高制品的硬度，还可以提高制品的表面光泽和

表面平整性。

碳酸钙的添加，可以减少塑料制品的收缩率、线膨胀系数、蠕变性能,为加

工成形创造了条件。

        4.提高塑料制品的耐热性

       在一般塑料制品中添加碳酸钙，耐热性能皆有提高例如：

在聚丙烯中，添加40%左

右碳酸钙，耐热性提高200C左右。

在填充比≤20%时，耐热温度提高8～130C。

        5.改进塑料的散光性

       在塑料制品中，有的制品要求增白而不透明，有的希望消光，碳酸钙的添加在这方

面可以发挥一定作用。

白度在90以上的碳酸钙，在塑料制品中有明显的增白作用。

与

钛白粉、立德粉配合，塑料制品的消光性有很大改进。

在钙塑纸张中，在低密度聚乙

烯（LDPE）及高密度聚乙烯（HDPE）薄膜中，添加碳酸钙都可达到散光和消光的作

用，使之适宜书写、印刷。

白度较好的碳酸钙还可以取代昂贵的白色颜料。

         6.可使制品具有某些特殊性能。

         碳酸钙添加于电缆料中有一定的绝缘作用，碳酸钙的添加可以提高某些制品的电

镀性能、印刷性能。

微细或超细碳酸钙添加在聚氯乙烯（PVC）中，有一定的阻燃作

用。

         7.降低塑料制品成本

         普通的轻质碳酸钙、重质碳酸钙其价格都远远低于塑料价格，碳酸钙的添加会使

塑料制品的成本降低。

固国外称碳酸钙为填充剂（Filler）或增量剂（Extender）。

在

现阶段，添加碳酸钙以降低塑料的成本为主要目标。

随着碳酸钙表面性质的改善和形

状、粒度的可控，碳酸钙将逐渐成为补强或赋予功能性为目的的功能性填充剂。

（五）碳酸钙在橡胶中的应用

        1.碳酸钙作为橡胶工业中使用得最早、用量最大的填充剂之一。

被大量填充在橡胶

制品之中，不仅可以增加制品的容积，而且能节约昂贵的天然橡胶或合成橡胶，达到降

低成本的目的。

        2.改进加工性能

        橡胶在加工过程中，为了成形需要，十分重视其加工性能。

在一般橡胶制品配方之

中，往往要加配若干份碳酸钙。

在浅色填料中，碳酸钙分散性最好，可以与橡胶以任意

比例混炼，又可将其他助剂一起混入，混炼方便。

我司生产的碳酸钙除以上优点外还有

一个突出的优点是它添加比例的变化不会影响橡胶的硫化体系。

         3.改进硫化胶性能，起补强和半补强作用

        我司生产的超细、微细碳酸钙填入橡胶，能获得比纯橡胶硫化物更高的扩张强度、

耐磨性、撕裂强度。

碳酸钙粒子越细。

对橡胶扩张强度、撕裂强度、挠曲性的提高越明

显。

我司生产的活性碳酸钙已被应用于天然橡胶、合成橡胶中，它能使橡胶的扩张强度

得到很大的改进。

         4.在橡胶加工中发挥一些特殊的作用

       在硫化橡胶中，碳酸钙可以调节硬度，在加添100份的范围内，加入重质钙后的硬度

不及加入沉淀轻质碳酸钙上升大；沉淀碳酸钙（轻质）每增加10份硬度增加邵氏1度；微

细碳酸钙、活性碳酸钙每增加10份硬度增加邵氏2～3度。

在橡胶工业中往往通过改变

碳酸钙填充量来调节硬度。

（六）碳酸钙在粘结剂、密封剂中的应用

        碳酸钙被广泛用于粘结剂和密封剂中作填料。

我司开发的木材粘和剂专用碳酸钙产

品具有粒径分布窄、比表面积大、吸油及吸水量低等优点。

已成为反应型胶粘剂、热熔

性胶粘剂、氯丁橡胶胶粘剂、水基胶粘剂及密封胶的主要原料，在大幅度降低成本的前

提下，胶接性能得到全面提高。

木材粘和剂专用碳酸钙应用面较广，如在PVC塑溶胶中

可以改善其流变性能，在硅酮结构密封胶中可以起到增强及降低成本的作用，应用在热

熔胶中可以起到增量补强与耐热作用，在水基胶粘剂中可以起到增稠与增粘的作用。

在

胶粘剂与密封胶中应用可以明显地降低成本，改善胶接性能

（七）碳酸钙在化学建材中的作用   

       随着塑料工业的发展，近年出现了新型复合材料——钙塑材料，它是把大量的含钙无机填充剂，配以少量的聚烯烃树脂和其他添加剂，作为建筑材料。

这种材料兼具木材、塑料及纸张的许多优良性能，具有耐热、耐化学腐蚀、耐寒、隔音、防震、加工容易等特性，可以在包装、建材、管具等方面大量代替纸张和木材。

化学建材比重轻，价格便宜又易加工成形，所以做门、窗、天花板、墙板、上下水管、楼梯扶手、地板、电线管等都很理想。

化学建材发展极快，世界上一些国家建材用塑料已占塑料用量的20%至30%，由于它可以广泛代替钢材、木材、所以在当今世界中化学建材与钢材、木材、水泥并列，统称为“四大材”。

      化学建材以无机填料为主要成分，用量极大（最大达95%），一般用量在30%～90%，如果聚乙烯交联发泡，含碳酸钙量为50%～60%。

聚酯树脂制品如玻璃，做瓦楞板、落水管、天漏、加入碳酸钙是为降低成本、调整粘度、改善涂乔加工性。

（八）碳酸钙在油墨中的应用

       油墨工业中采用树脂酸改性的碳酸钙，所配制的油墨，身骨及粘性较好，并有良好的印刷性能，且稳定性很高，细微的颗粒与其它原料混合易相容，故印品光滑，网点完整，遮盖力强，光泽度与铝钡白相当。

作为填料，可以提高油墨的光泽度和亮度。

（九）碳酸钙在医药、食品、饲料等中的应用碳酸钙是制药工业的培养基中的重要组分之一，其作用除了提供Ca元素外，还对稳定发酵培养过程中PH变化发挥缓冲作用，所以碳酸钙成为制药工业微生物发酵的缓冲剂。

在药品的试剂之中，碳酸钙一般可作为填料，在止酸片中则起一定的药效。

      碳酸钙可作为食品添加剂，在食品中宜添加少量，通常不超过2%，以保证人体所必须的钙的摄入。

因为在正常情况下，人体内钙总量约为1200克，其中99%存在于骨髂和牙齿中，还有1%是人体血液中必不可少的组分，所以在各种食品添加剂中碳酸钙也是其中之一。

      在某些食品中（如口香糖、巧克力），碳酸钙作强化剂，既降低成本，又作为基质材料。

      在牙膏中，重质碳酸钙作为磨擦剂使用，一般填加要达40%以上。

在化妆品中，较细的优质碳酸钙作为填充剂。

      碳酸钙还用于印刷油墨、封蜡中，大多是起降低成本和增加容积的填充作用。

      重质碳酸钙在玻璃工业中是主要原材料之一。

      碳酸钙产品广泛用于国民经济部门，随着科学技术的发展，碳酸钙产量会相对增加，而且会出现更多的新品种，碳酸钙的重要性将日益为人们所了解。