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    碳酸钙在不同行业的应用中所起到的作用
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              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。
      微细或超细的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。
      碳酸钙是PVC制品生产加工中最常用的填充剂,其使用目的大多是为使PVC制品增量,以达到降低生产成本的目的。
      目前在PVC制品的生产加工中使用的碳酸钙主要有两种,其一是由天然石灰石经机械粉碎法如通过雷蒙磨粉碎成不同细度的碳酸钙,这种碳酸钙称为重质碳酸钙,其品质由天然石灰石的品位和其细度决定。合理使用重质碳酸钙可提高PVC制品的耐热性、刚性、尺寸稳定性及加工性。其二是挑选品位高的石灰石经过煅烧,使其分解成氧化钙,并通水反应成氢氧化钙,再通入二氧化碳,经沉淀后形成碳酸钙,这种碳酸钙称为轻质碳酸钙。少量使用轻质碳酸钙可提高PVC制品的拉伸强度。轻质碳酸钙的品质除由天然碳酸钙的品位决定外,其煅烧等化学反应条件及分级细度也是十分重要的因素。轻质碳酸钙的价格应比同一细度的重质碳酸钙高一倍以上。
      在PVC制品的加工过程中,大量添加碳酸钙会降低产品质量,但如果添加了劣质碳酸钙,其制品质量就会大幅度下降。添加同样份数的碳酸钙,优质碳酸钙与劣质碳酸钙会使PVC制品的性能截然不同。通常情况下,一些厂家或经销商会将轻质碳酸钙与重质碳酸钙混和在一起以轻质碳酸钙的价格出售,这种现象可出现在各种细度的轻质碳酸钙中。另外,一些小厂的原料来源及生产工艺均无严格的要求,导致了质量较差现象。
      通常品质较差的碳酸钙的价格较低,一些生产厂家为求得较低的生产成本而会采购这样的碳酸钙,但这样做往往适得其反,因为它的添加量相对低于优质碳酸钙,否则将大大降低制品质量。
      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应用
      1、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。
      超微细有机碳酸钙
      超微细有机碳酸钙功能性填料是采用高纯度、高白度碳酸钙石原矿,利用无机物界面直接有机化高新技术,结合超细研磨、分散加工工艺生产高性能有机填充料,广泛应用于各种聚合物的填充改性及粉末涂料、油性涂料的填充增容,改善制品物理力学性能,降低产品成本,并起到部分替代昂贵白色颜料的作用。
      超微细有机碳酸钙功能性填料系列产品适用于聚氯乙烯(PVC)各种软硬不透明制品,如门窗异型材、电缆料、管材、管件、扣板、板材、薄膜、波纹瓦等。产品特性:
      (1)、较一般碳酸钙超细粉增加30%-100%的填充量,与有机物相容性良好;
      (2)、具有相对低比表面的方解石结构,对增塑剂和其他添加剂没有大的吸收作用(低DOP值);
      (3)、优良的分散性,能增加制品的韧性、弹性模量及冲击强度,降低成形收缩率,对制品的电化学性能影响极少;
      (4)、高白度,具有部分取代昂贵白色颜料的作用,提高制品的表观质量;
      (5)、可用染料着色,对机器部件无磨损,螺杆不积垢;
      (6)、改善制品印刷性能,具有优良的色牢度。
      使用方法:
      聚合物填充可采用直接添加及造粒添加方式进行,一般情况下使用双螺杆挤出成型可采用直接添加的方式生产;聚合物单螺杆挤出成型可采用先造粒后挤出成型的方式生产,添加量可根据实际使要求从10%-90%任意选择。
      油性涂料的填充增容可采用直接添加的方式进行。
      超细碳酸钙的应用
      超细碳酸钙是指原生粒子粒径在0.02-0.1μm之间的碳酸钙,是日本率先研制出来的,是一种最廉价的纳米材料,它所具有的特殊的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应,使其与常规粉体材料相比在补强性、透明性、分散性、触变性和流平性等方面都显示出明显的优势,尤其是活性超细碳酸钙,具有功能填料的特点,从而大大拓宽了其应用范围,其增韧补强效果极大地改善和提高了相关行业的产品性能和质量。
      超细碳酸钙广泛应用于橡胶、塑料、造纸、油墨、涂料、保健食品、饲料、日化、制药等领域。超细碳酸钙可用作高档化妆品、香皂、洗面奶、儿童牙膏等的填料。在工业中超细碳酸钙是培养基中的重要成份和钙源添加剂,作为微生物发酵的缓冲剂而应用于抗生素的生产,在止痛药和胃药中也起一定的药理作用。橡胶工业是我国超细碳酸钙行业最大的用户之一,添加了超细碳酸钙的橡胶产品其硫化胶拉长率、抗撕裂性能、压缩变形和耐屈挠性能,都明显好于添加一般碳酸钙的产品。此外,超细碳酸钙还具有良好的补强和增白作用,可制得透明和半透明的橡胶产品。超细碳酸钙在橡胶中的应用,颗粒越细,与橡胶互相浸润的比表面积越大,以致使碳酸钙颗粒分散越来越困难,特别是0.1μm以下时,由于表面能的增大,在橡胶混炼时容易生热而引起粘混,因此在应用中欲使其发挥真正的优势,克服不足,在共混时配方设计要调整,组分搭配要合理,共混时加料顺序和操作温度要优化,或通过选择其他适宜的助分散剂,来提高共混及分散效果。
      此外,橡胶用超细碳酸钙其吸收油值越高,碳酸钙对橡胶的浸润性和补强性越好,通过应用发现,在不同晶形的超细钙中,以链锁状超细碳酸钙对橡胶的补强效果最好。塑料工业是我国超细碳酸钙行业最大的用户之一,也是应用技术较成熟的领域。超细碳酸钙在增加塑料产品体积,降低成本,提高稳定性、硬度和钢度,改进塑料的加工性能、提高其耐热性、改进塑料的散光性、抗擦伤性、平滑度和对缺口抗冲击强度的增韧效果及混炼过程中的粘流性等方面都具有明显的效果。通过应用发现,塑料专用超细碳酸钙以立方体形晶形的应用效果最好,一般地立方体晶形的产品吸油值低,链锁状晶形产品吸油值高,由于在塑料加工需要使用增塑剂,如果碳酸钙吸油值高,吸收增塑剂的量也大,这样塑料的加工性能就会变差。用于塑料填充的超细碳酸钙,要选用合适的表面处理剂和相应的活化方式,以提高产品的分散性,防止二次凝聚。由于颗粒凝聚,碳酸钙产品的实际颗粒的粒径远大于原生粒子的粒径,而在塑料加工时混炼剪切力有限,凝聚不容易打散,势必引起局部缺陷,其应用效果反而不及普通活性炭酸钙来的好。
      在造纸工业中,随着造纸工艺过程中的施胶技术由酸性施胶向中性施胶转变,为碳酸钙的应用提供了一个巨大的潜在市场。碳酸钙用作造纸填料白度高,可大大改善纸张性能,由于替代了价格较贵的高岭土,使造纸厂获得明显的经济效益。超细碳酸钙颗粒细小、均匀,对纸机的磨损小。超细钙的填入不但降低了成本,同时也提高了纸张的强度、白度、不透明度和平整光滑性,还赋予纸张良好的折曲性、柔软性,以及对油墨和水良好的吸收性。在卷烟纸、杂志纸、字典纸、新闻纸、书籍纸中,碳酸钙的填充量达5%-30%以上。在定量涂布纸、无光泽铜板纸等特殊纸制品中超细碳酸钙的填料甚至高达80%以上。在美国、日本,一些大型超细钙厂就建在大型纸厂的旁边,其超细钙浆料无需活化处理,也无需脱水干燥,用管道直接输送到纸厂与纸浆直接混合均匀,其生产成本大大降低。我国也有类似的卫星厂开始投产使用,并在不断兴建。虽然不同类型的纸张对碳酸钙晶形、料径的要求有所不同,但以纺锤体形应用较为普遍,目前国内造纸工业中,以微细碳酸钙的应用较多,超细碳酸钙的应用较少。但可以预见,未来中国的造纸工业将成为超细钙行业最大的用户之一。
      印刷油墨市场要求高性能的超细碳酸钙。超细碳酸钙用于油墨产品中表现出优异的分散性、透明性、极好的光泽和遮盖力,以及优异的油墨吸收性和干燥性。用于油墨的超细碳酸钙必须经过活化处理,晶形为球形或立方形。目前国内高档油墨填料大都采用超细碳酸钙。涂料工业中,超细碳酸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。用超细碳酸钙取代价格较贵的钛白粉,完全可以达到相同的效果。粒径小于80nm的超细碳酸钙因具有良好的触变性而应用于汽车底盘防石击涂料及面漆,市场容量达7000-8000t/年,在国际市场的售价高达1100-1200美元/t。只要控制超细碳酸钙中铅、砷等对人和动物有害元素的含量,超细碳酸钙还作为一种钙源添加剂可用于保健食品与饲料工业,具有质优价廉易于吸收等特点,目前已经开始在奶粉等方面进行研究和应用,这方面的应用潜力较大。超细碳酸钙可用作高档化妆品、香皂、洗面奶、儿童牙膏等日化产品的填料。在制药工业中超细碳酸钙是培养基中的重要成份和钙源添加剂,作为微生物发酵的缓冲剂而应用于抗生素的生产,在止痛药和胃药中也起一定的药理作用。

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