跟着教授级高工一起学习碳酸钙
无机粉体资源丰富、价格低廉、性能优异，在塑料制品中已得到了广泛应用，已成为重要的填充、改性、增强材料，取得了明显的经济效益、社会效益和生态效益。本文将由中国塑料加工工业协会专家徐同考为大家带来关于碳酸钙知识的讲解。
一、碳酸钙的简介
碳酸钙白色固体状，无味、无臭。有无定型和结晶型两种形态。结晶型中又可分为斜方晶系和六方晶系，呈柱状或菱形。相对密度2.71。825～896.6℃分解，在约825℃时分解为氧化钙和二氧化碳。熔点1339℃，10.7MPa下熔点为1289℃。难溶于水和醇。溶于稀酸，同时放出二氧化碳，呈放热反应。也溶于氯化铵溶液。几乎不溶于水。碳酸钙一般分为：重质碳酸钙和轻质碳酸钙。
注：常常粉体的堆积密度与真实密度具有较大差异
1.碳酸钙的分类
碳酸钙主要可以分为两类:重质碳酸钙和轻质碳酸钙。
表1 碳酸钙的基本属性
类型
密度
获得方式
重质碳酸钙
2.7g/cm3
天然矿石用机械磨碎得到的粉体
轻质碳酸钙
1.2-1.9g/cm3
化学反应得到的沉淀碳酸钙
2.碳酸钙的特点
碳酸钙作为无机填料在塑料应用中的优势
①资源丰富、价格低廉。
②无毒、无味、无刺激性。
③色白，易着色，对其它颜色干扰小。
④硬度低，对加工设备及模具的磨损轻。
⑤化学稳定性好，和大多数基体塑料不发生化学反应。
⑥热稳定性好，热分解温度在800℃以上。
⑦易干燥，无结构水。
⑧经表面活化改性后，与塑料有较好的相容性和熔融流动性，还可改善塑料制品的物理性能。
碳酸钙在塑料应用中的不足之处
①当CaCO3受到酸的侵蚀后，则放出CO2，并形成可溶性盐类。
②在树脂中填充纯CaCO3，可促使树脂脆化、降解。特别是大颗粒CaCO3尤为突显，一般需经过偶联剂、交联剂表面活化改性处理，可明显改善应用效果。
③由于CaCO3呈方晶型颗粒状物，与其他片状、棒状、针状等无机粉体相比，增强作用较小，但流动性较好。
④当填充量达到一定值时，塑料制品的硬度、弯曲模量、阻燃性会有所下降。
二、改性碳酸钙
因为碳酸钙有着上述的一些不足，所以通常情况下会对其进行一些表面改性，如湿法超细碳酸钙、纳米碳酸钙来提高碳酸钙的应用范围。
1.改性碳酸钙的分类
A、湿法超细碳酸钙
湿法超细改性钙是目前发展较快的产品之一。国内外将方解石类粉碎到一定细度后，再在水溶液中加入少量分散剂、表面改性剂进行湿法研磨、脱水、干燥、粉碎而成为粒径更细、分布更均匀、表面改性活化的粉体。我们将此产品在PVC、PP、PE、PA等树脂材料中应用，塑料产品外观平滑光亮，添加量提高5%~10%。
B、纳米碳酸钙
纳米材料作为一种高科技的新材料，它已成为信息技术、生物技术和传统产业等多种领域产生重大变革的重要物质。 纳米是长度单位，原称“毫微米”，用“nm”表示，即1nm等于10亿分之一米。
纳米粒子则是指平均粒径小于100nm的粒子。由于纳米粒子尺寸大于原子簇而小于通常的微粉，处在原子簇和宏观物体的过渡区域，因而在表面特性、磁性、催化性、光的吸收、热阻和熔点等方面与常规材料相比较显示出特异的性能。特性：补强性、透明性、分散性、触变性、流平性、抗菌性
2.改性碳酸钙的应用
（1）编织类产品
碳酸钙填充改性母料已广泛用于编织袋、编织布、编织网、遮阳网及圆丝、扁丝、无纺布类的产品，添加量一般为5%～20%，有的高达30%～40%。具有改善塑料制品的印刷性、手感性、降低收缩率、提高生产效率、降低生产成本等优点，成为这类产品不可或缺的填充改性材料。
（2）薄膜
农地膜、内衬膜、包装膜等薄膜类产品使用的填充改性母料对产品质量和添加量要求较高，一般要选择1250目以上CaCO3，粒径越细，透光效果影响越小，物理性能越好，粒度分布窄，产品质量稳定。（注：加入适量CaCO3有利于废弃薄膜自然降解。）
（3）购物袋
购物袋已成为人们日常生活中较为方便的日用品。国内外大量使用的购物袋需要添加一定量的碳酸钙，有的高达30%以上，有利于塑料包装制品的降解和回收处理，得到了社会各界的高度关注和重视。
（4）日用品
生产一次性台布、衬垫、雨披、口罩、卫生服、包装膜、卫生巾的流延膜近几年得到大量应用。该类产品一般加入20%～40%的超微细重钙母料，最高可达50%左右，母料中重钙粒度小、分布窄、卫生指标高，在降低产品成本的同时，要达到提高吸湿性和优异的外观、手感等要求。
（5）注塑制品
注塑制品用途广泛、品种繁多，由于注塑工艺是在短时间内（几秒或几十秒）物料在熔融状态和高温、高压生产工艺下，注射到模具型腔内并急骤冷却凝聚，并达到塑料制品的形状要求、体积外观、产品用途、性能指标等条件。添加碳酸钙后，可明显降低制品的收缩率，改善印刷性，提高外观效果和手感性。
文章作者教授级高工——徐同考，艾邦高分子整理编辑