如何区分轻质碳酸钙和重质碳酸钙

摘要：在PVC在管道中添加适量的碳酸钙可以显著提高管道的抗冲击性，降低产品成本，但不同品种碳酸钙的改性效果非常不同。本文重点介绍了如何区分轻碳酸钙和重碳酸钙。

关键词：轻质碳酸钙；重质碳酸钙

众所周知，重质碳酸钙（以下简称重钙）和轻质碳酸钙（以下简称轻钙）是塑料工业中应用最广泛的粉末填料。我国塑料制品年产量已超过1万吨，塑料粉末填料总量占塑料制品总量的8%，碳酸钙占各种粉末填料总量的70%。目前，我国塑料工业每年使用的各种规格碳酸钙约为570万吨。碳酸钙已成为塑料加工使用方便、副作用少等优点、使用方便、副作用少等优点，为碳酸钙行业带来了巨大的商机。

塑料制品行业每年使用570万吨碳酸钙，其经济性不言而喻。因为它可以取代以石油为原料的合成树脂，相当于国家建设较少2-3大型石化厂不仅可以节省数百亿元的投资，还可以节省地球上不可再生、日益成为国家战略资源的石油，为环境做出不可磨灭的贡献。

多年的应用实践表明，碳酸钙不仅可以降低塑料制品的原材料成本，还可以提高塑料材料的某些性能。近年来，研究取得了令人满意的成果。许多高校和科研机构的研究成果表明，如果适当使用不同类型的碳酸钙，可以显著提高基体塑料的性能，但轻碳酸钙和重碳酸钙的区别一直困扰着大多数用户。本文的作者从多个方面介绍了它的差异。

1 不同的来源方式

轻质碳酸钙是一种化学合成碳酸钙，也被称为沉淀碳酸钙、胶体碳酸钙或活性碳酸钙，甚至可以产生纳米碳酸钙，被称为轻钙。它是石灰石原料煅烧石灰和二氧化碳，加水消化石灰产生石灰牛奶，其主要成分氢氧化钙，通过二氧化碳石灰牛奶产生碳酸钙沉淀，通过脱水、干燥和破碎，或通过碳酸和氯化钙复合分解反应产生碳酸钙沉淀，通过脱水、干燥和破碎。重质碳酸钙被称为重钙，是通过机械方法直接粉碎天然方解石、大理石、白垩、贝壳等。

2 堆积密度不同

重钙和轻钙最明显的区别在于产品的堆积密度不同，重钙产品的堆积密度较大，一般为0.8-1.3g/cm3；轻钙产品堆积密度小，多为0.5-0.7g/cm3；一些纳米碳酸钙产品的堆积密度甚至更低，可达到0.28g/cm3左右。重钙和轻钙产品也可以通过产品的包装体积粗略区分。一般重钙产品多为25kg/包装产品包装体积小，同等质量的轻钙产品包装体积明显大。一些纳米碳酸钙产品也被使用15kg/包或20kg/包装。

3 不同的白度

由于重钙产品杂质较多，产品白度一般为89%-93%，只有少数产品能达到95%。由于化学合成，轻钙产品去除了大量杂质，纯度高，所以白度大多是92%-95有些产品可以达到96%-97这也是轻钙产品多用于高档或浅色产品填充的主要原因。

4 含水量不同

重钙产品的水分一般为0.2%-0.3%，水分含量相对较低，但也相对稳定，一些高档重钙产品甚至可以达到水分0.1约%。普通轻钙产品的水分。0.3%-0.8%，有时会有一些不稳定的波动。传统上，重量和轻钙的区别在于用水仪水分。水分大到近1%的是轻钙，小到0.1重钙低于%。

5 粒径不同

重钙产品的粒径为0.5-45um产品粒径因破碎设备而异。普通轻钙产品的粒径一般为0.5-15um，由于颗粒形状为纺锤形，难以准确测量，一般在一定范围内；轻钙中的纳米碳酸钙粒径较细，尺寸一般较大20-200nm。普通轻质碳酸钙的粒度一般在2500目左右，可以满足要求PVC管道和型材的性能需要，因此传统上从粒度上考虑PVC轻质碳酸钙用于管道和型材。过去，由于破碎设备的限制，重质碳酸钙的细度较大。现在重质碳酸钙的粒度可以完全满足需求，甚至比轻质碳酸钙更薄。因此，目前PVC可选用管材和型材。

粒度分析仪可用于测定碳酸钙粒径。

6 味道不同

石灰石煅烧后，轻钙去除了许多杂质。一般来说，白度高，纯度高。然而，由于氧化钙反应不完全，国内一些轻钙仍有石灰味。如果用于食品工业，如填充饼干，会有窒息的味道，但没有重钙。此外，过量的氧化钙会导致产品在水基系统中呈碱性或碱性PH值不易调节，导致成品不稳定。此外，两者的磷酸含量不同，有时在轻钙中调节PH需要在合理范围内添加少量磷酸，而不需要重钙。

7 颗粒形状不同

根据高倍显微镜，由于重钙产品的机械破碎和分级，颗粒形状一般为立方体、多棱体、矩形等不规则形状，见图1所示。对于不同的重钙加工方法，碳酸钙的微观形状不同，如纺锤形碳酸钙，气流磨碳酸钙为颗粒形。

普通轻钙颗粒相对规则，在完全分散的情况下通常呈纺锤形，见图2所示。对于轻碳酸钙，合成产品的颗粒形状可以人工控制，控制剂可以添加到碳化过程中进行控制。目前开发的控制剂包括无机酸、无机碱、有机酸（氨基酸）、酒精、糖、蛋白质和特殊结构的生物聚合物，如双亲水嵌入聚合物PEG-b-PMAA在不同浓度和不同PH在值下，可分别制成菱形、花生形、长棒形、球形和哑铃形碳酸。例如，树枝形聚合物聚天冬氨酸可制成螺旋形碳酸，阴离子右旋糖苷可获得球形碳酸钙。

图1 重钙SEM图2 轻钙SEM照片

8 晶型不同

对于不同产地的重碳酸钙，碳酸钙具有固定的晶体形状，破碎和细化不会改变晶体形状。方解石重钙一般为六方晶体，大理石重钙为立方晶体。对于轻碳酸钙，在具体的碳化制备过程中，三种晶体碳酸钙同时以不同的比例出现。为了获得一个单一和纯的晶体类型，有必要控制成型过程。轻碳酸钙的三种晶体类型为：

8.1 方解石晶型

这是碳酸钙最稳定的晶体类型，属于六方晶体系统。矿物碳酸钙通常以这种晶体类型存储，具有这种晶体类型的碳酸钙覆盖力大、白度高、纯度好、耐热、耐腐蚀、耐化学稳定性。

8.2 文石晶型

常温下为碳酸钙亚稳定晶型，属斜方晶系，碳酸钙长径比高，常用于聚合物补强复合材料。

8.3 球猎石晶型

碳酸钙是最不稳定的晶体类型，只有少量的有机材料，并在短时间内自动转化为方解石晶体或文石晶体，这种晶体碳酸钙对生物生命和健康起着非常重要的作用，研究发现树枝聚合物电介质和一些低分子聚合物电介质可以促进稳定的球石晶体生成。

9 吸油值不同

轻质碳酸钙的吸油值为60-90 ml/100mg，远远大于重质碳酸钙的40-60 ml/100mg，因此，吸收液体和树脂的性能非常好。如果配方中含有液体添加剂，则应选择吸油量小的重碳酸。吸油值大的无机粉末会增加需要处理的偶联剂量。例如，碳酸钙的吸油值是由40ml/100mg增大到50ml/100mg，在PVC如果在配方中选择轻质碳酸，则需要消耗更多的液体添加剂和PVC因此，从吸油值来看，应尽量选择吸油值低的重质碳酸钙。

10 流动性不同

从流动性的角度来看，轻碳酸钙的微观结构是纺锤的形状，其流动性不如重碳酸钙好。一般来说，如果添加量超过25份，会严重影响流动性，而重碳酸钙是颗粒状的，可以促进流动性，添加量不受限制PVC如果在管道配方中添加25份以上的碳酸钙，最好从流动性上选择重质碳酸钙。

11 价格不同

重质碳酸钙的加工主要通过机械破碎和研磨实现；轻质碳酸钙的生产是通过化学反应沉淀制成的。后者比前者复杂得多，要求也相应严格得多。因此，相同粒径的重质碳酸钙比轻质碳酸钙便宜30%左右。如果性能允许，选择重质碳酸钙更经济、更便宜。

12 改性功能不同

重碳酸钙和轻碳酸钙的改性效果有细微差异。重碳酸钙具有良好的拉伸强度，而轻碳酸钙具有良好的冲击强度和刚度。一般来说，轻钙塑料表面更光滑，密度更低；重钙塑料的加工流动性更好，粒径小的重钙填充塑料性能更好。

结论

正确区分轻质碳酸钙和重质碳酸钙，根据具体配方设计的性能选择具有重要意义，使材料能够满足性能，降低成本。