【正文】 第五章 碳酸鈣 主要內(nèi)容 ?碳酸鈣簡(jiǎn)介 ?碳酸鈣的表面處理 ?納米碳酸鈣的應(yīng)用 一、 碳酸鈣簡(jiǎn)介 ? 俗稱：石灰石、石粉，是一種化合物，呈堿性，基本上不溶于水，溶于酸。 ? 化學(xué)式 :CaCO3 ? 相對(duì)分子質(zhì)量 : ? 性狀 :白色粉末或無(wú)色結(jié)晶。無(wú)氣味。無(wú)味。 ? 密度 : ?分類 制備方法分： 重質(zhì)碳酸鈣（ Ground Calcium Carbonate）簡(jiǎn)稱 GCC 輕質(zhì)碳酸鈣（ Light Calcium Carbonate）簡(jiǎn)稱 LCC 納米碳酸鈣（ NanoPrecipiated Calcium Carbonate）簡(jiǎn)稱NPCC 結(jié)晶結(jié)構(gòu)上分： 方解石型、文石型和球霰石型三種同分異構(gòu)體。當(dāng)加熱文石型時(shí)轉(zhuǎn)變成方解石型、方解石研磨可生成文石型。 ?分類 按粒徑大小與其在制品中反映出的性能可分為五類： ①微粉 （＞ 5181。m ，增量劑）； ②超微粉（ 1～ 5181。m，半補(bǔ)強(qiáng) 增量劑 )； ③微細(xì) （ ～ 1181。m，半補(bǔ)強(qiáng)劑）； ④超細(xì) （ ～ ，補(bǔ)強(qiáng)劑）； ⑤超微細(xì)（＜ ，具有透明或半透明性質(zhì) ） 按外觀形態(tài)分： 立方形、紡錘形、球形、連鎖狀、片狀、纖維狀、針狀和無(wú)定形態(tài)等。 碳酸鈣的用途 ? 碳酸鈣是一種主要的無(wú)機(jī)填料 ? 廣泛用于橡膠 、 塑料 、 造紙 、 涂料 、 油墨 、建材 、 日用化工 、 醫(yī)藥 、 食品 、 飼料等行業(yè) ， 隨著上述行業(yè)高速發(fā)展 ， 碳酸鈣產(chǎn)品向著粒徑超細(xì)化 ， 晶型多樣化及表面改性方向發(fā)展 ， 使其既具有填充作用又具有補(bǔ)強(qiáng)性 碳酸鈣的工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展 ? 碳酸鈣自被用于工業(yè)生產(chǎn)，已有 100 多年的歷史了，目前世界總產(chǎn)量約 800 萬(wàn)噸 /年近幾年以 10%~15%的速度遞增，總產(chǎn)量達(dá)3000 萬(wàn) t/a。預(yù)計(jì) 2023年全球碳酸鈣產(chǎn)能將達(dá)到 t/a ? 中國(guó)碳酸鈣生產(chǎn)總量達(dá) 1800萬(wàn)噸 /年。生產(chǎn)企業(yè) 800家。 碳酸鈣發(fā)展趨勢(shì) ? 功能化、專用化將成為碳酸鈣發(fā)展的趨勢(shì)，并且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也將發(fā)生很大變化。高檔產(chǎn)品如納米級(jí)碳酸鈣、超微細(xì)碳酸鈣、醫(yī)用級(jí)和食品級(jí)碳酸鈣；各種表面改性的專用碳酸鈣，如天然橡膠專用、合成橡膠專用、涂料專用等碳酸鈣，紡錘形、立方形、鏈鎖形、菱形、晶形等各種晶形碳酸鈣，必將大量投放市場(chǎng)，以滿足市場(chǎng)需求。 ? GCC的介紹 1. 制備方法： 其生成工藝流程有兩種。干法生產(chǎn)工藝流程：首先手選從采石場(chǎng)運(yùn)來(lái)的方解石、石灰石、白堊、貝殼等，然后用破碎機(jī)對(duì)石灰石進(jìn)行粗破碎，再用雷蒙磨（擺式）粉碎得到細(xì)石灰石粉，最后用分級(jí)機(jī)對(duì)磨粉進(jìn)行分級(jí)，符合粒度要求的粉末作為產(chǎn)品包裝入庫(kù)，否則返回磨粉機(jī)再次磨粉。濕法生產(chǎn)工藝流程：先將干法細(xì)粉制成懸浮液置于磨機(jī)內(nèi)進(jìn)一步粉碎，經(jīng)脫水、干燥后便制得超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣。 沉降體積： ~碳酸鈣簡(jiǎn)介 2. 重鈣的特點(diǎn) 重質(zhì)碳酸鈣的形貌不規(guī)則，顆粒大小差異大，且顆粒有棱角、表面粗糙，粒徑分布較寬，粒徑大，平均粒徑一般為1~10181。m 。重鈣按其原始平均粒徑分為：粗磨碳酸鈣（ 3181。m ）、細(xì)磨碳酸鈣（ 1~3181。m）、超細(xì)碳酸鈣（ ~1181。m）。 3. 應(yīng)用 重鈣通常用作填料，廣泛用于人造地磚、橡膠、塑料、造紙、涂料、油漆、油墨、電纜、建筑用品、食品、醫(yī)藥、紡織、飼料、牙膏等日用化工行業(yè)，作填充劑起到增加產(chǎn)品的體積，降低生產(chǎn)成本的作用。 碳酸鈣簡(jiǎn)介 ? LCC的介紹 1. 制備方法： 其制備方法主要是采用間歇鼓泡碳化法或連續(xù)噴霧碳化法，經(jīng)氣固液三相碳化反應(yīng)，最后碳酸鈣沉淀經(jīng)脫水、干燥和粉碎得 到 LCC。 沉降體積：＞ 碳酸鈣簡(jiǎn)介 2. LCC的特點(diǎn)： （ 1）顆粒形狀規(guī)則，可視為單分散粉體，但可以是多種形狀，如紡錘形，立方形、針狀、連鎖狀、球形、片狀等。這些不同形狀的碳酸鈣可以通過(guò)控制反應(yīng)條件制得。 （ 2）粒度分布窄。 （ 3）粒徑小，平均粒徑一般為 1~3181。m 。 碳酸鈣簡(jiǎn)介 3. LCC的應(yīng)用： （ 1）橡膠行業(yè)：可以增加制品的容積，節(jié)約天然橡膠達(dá)到降低成本的目的?？梢蕴岣呖箯垙?qiáng)度、耐磨性、撕裂強(qiáng)度，有顯著的補(bǔ)強(qiáng)作用，同時(shí)可以調(diào)整稠度。 （ 2）塑料行業(yè)：對(duì)塑料制品尺寸的穩(wěn)定性有很大作用，提高制品的硬度、表面光澤和表面平整度，還可以取代昂貴的白色顏料起到一定的增白作用。 （ 3）油漆行業(yè)：碳酸鈣在油漆行業(yè)中用量較大，是不可缺少的骨架，在稠漆中用量為 30%。 （ 4）水性涂料行業(yè)：能使涂料不沉降，易分散、光澤好等特性，在水性涂料中用量為 20~60%。 （ 5）其他行業(yè)：提高紙張的強(qiáng)度、白度，且成本較低；在電纜中能起到一定的絕緣作用。 碳酸鈣簡(jiǎn)介 碳酸鈣簡(jiǎn)介 GCC 與 LCC理化性質(zhì)的比較 理化性質(zhì) GCC LCC 制備方法 粉碎 化學(xué)沉淀 粒徑范圍（ 181。m ） 1~10 1~3 沉降體積（ mL/g） ~ ＞ 比表面積（ m2/g） 1 5 吸油值（ mL/100g） 48 60~90 形貌 無(wú)規(guī)則 形貌可控 二、 碳酸鈣的表面處理 碳酸鈣的改性 改性劑種類 1. 偶聯(lián)劑 偶聯(lián)劑是連接膠黏劑 、 聚合物基體與無(wú)機(jī)納米粒子之間的橋梁 。 （ 1） 鈦酸酯偶聯(lián)劑 鈦酸酯偶聯(lián)劑主要與粉體材料表面的自由質(zhì)子形成化學(xué)鍵 ， 主要是 TiO鍵 。 碳酸鈣的改性 鈦酸酯偶聯(lián)劑在無(wú)機(jī)粒子表面的作用機(jī)理模型 碳酸鈣的改性 （ 2） 硅烷偶聯(lián)劑 是一類具有特殊結(jié)構(gòu)的低分子有機(jī)硅化合物 。其通式為 RSiX3， 式中 R代表與聚合物分子有親和力或反應(yīng)能力的活性官能團(tuán) ， 如氨基 、 乙烯基 、 環(huán)氧基 、 酰胺基 、 胺丙基等； X代表能夠水解的環(huán)氧基 （ 如鹵素 、 烷氧基 、 酰氧基等 ） 。 多組分硅烷偶聯(lián)劑與 CaCO3表面反應(yīng)機(jī)理一般為： OHROHR SiOHORR Si 39。3)()39。( 323 ???O OH OH +2RSi(OH)3 O O Si Si O O O R R 碳酸鈣的改性 硅烷偶聯(lián)劑使用方法： 一是將硅烷偶聯(lián)劑配成水溶液 ， 用它處理無(wú)機(jī)粒子后再與有機(jī)高聚物或樹脂混合 ， 即預(yù)處理法；另一種方法是將硅烷偶聯(lián)劑與無(wú)機(jī)粒子及有機(jī)高聚物基料混合 （ 即遷移法