如何区分轻质碳酸钙和重质碳酸钙

如何区分轻质碳酸钙和重质碳酸钙

重质碳酸钙(或称重钙)和轻质碳酸钙(或称轻钙)是塑料工业中使用量多、应用的粉状填料。目前，我国塑料行业年产量已超过1万吨，塑料用粉状填料占塑料产品总量的8%，各种粉状填料中碳酸钙占总碳酸钙的70%，塑料行业每年使用各类规格碳酸钙约570万吨。由于碳酸钙具有价格低、使用方便、副作用小等诸多优点，已成为塑料加工行业中增长快的原料，给碳酸钙行业带来了巨大的商机。
塑胶工业每年使用570万吨碳酸钙，其经济性不言而喻，因为可替代以石油为原料的合成树脂，相当于国家少建2-3个大型石油化工厂，不可以节省数百亿元的投资，而且节省下来的石油，是地球上不可再生的、越来越需要国家争相使用的战略资源，对环境有着不可磨灭的贡献。
多年来的应用实践表明，碳酸钙不能降低塑料产品的原材料成本，而且能改善塑料的某些性能，近年来对它的研究取得了可喜的成果，许多高校、科研单位的研究成果表明，正确使用不同种类的碳酸钙，能提高基体塑料的性能，但轻、重碳酸钙的区别却一直困扰着广大用户，本文作者从多个方面对其进行介绍。
，来源不同。
轻质碳酸钙是化学合成的碳酸钙，也叫沉淀型碳酸钙，也叫胶型碳酸钙或活性型碳酸钙，甚至可制得纳米碳酸钙，简称轻钙。以石灰石为原料，锻烧产生石灰和二氧化碳，再加水消化石灰产生石灰乳，其主要成分氢氧化钙，通入二氧化碳碳化石灰乳产生碳酸钙沉淀，再经脱水、干燥和粉碎，或碳酸纳与氯化钙进行复分解反应产生碳酸钙沉淀，再经脱水、干燥和粉碎制成。重质碳酸钙，即重钙，由天然方解石、大理石、白垩、贝壳等机械粉碎而成。
二堆积密度不同；
重钙和轻钙明显的区别是其堆积密度不同，重钙产品的堆积密度一般在0.8-1.3g/cm3之间，轻钙产品的堆积密度在0.5-0.7g/cm3之间；有些纳米碳酸钙产品的堆积密度甚至更低，可以达到0.28g/cm3左右。根据包装的体积大小可将产品大致分为重钙和轻钙产品，一般重钙产品多为25kg/袋，产品包装体积较小，而同等质量的轻钙产品包装体积较大，有些纳米碳酸钙产品还可采用15kg/袋或20kg/袋的包装。
三白度值不同。
因为重钙产品中的杂质比较多，所以产品的白度一般在89%-93%之间，只有很少一部分产品可以达到95%。而且轻钙类产品由于采用化学合成工艺，去除了许多杂质，产品纯度高，因此白度可达92%-95%，部分产品可达96%-97%，这就是轻钙类产品常用于中或浅色填充的主要原因。
第四，含水量不同。
重钙类产品水分一般在0.2%-0.3%之间，水分含量相对较低，同时也比较稳定，有些重钙类产品水分可达到0.1%左右。一般的轻钙制品含水量在0.3%-0.8%之间，有时有一些波动不太稳定。一般情况下，重钙和轻钙的区别是用水分仪测水，水大到接近1%为轻钙，小到低于0.1%为重钙。
五种颗粒大小不同。
重钙型产品粒径在0.5~45um之间，产品粒径随粉碎设备的不同而变化。一般轻钙产品的粒径一般在0.5-15um之间，由于颗粒形状为纺锤形，不易精确测定，一般只是一个范围；轻钙中的纳米碳酸钙粒径较细，一般在20-200nm之间。一般轻质碳酸钙的粒度一般在2500目左右，能满足PVC管和型材的性能要求，因此从粒度上考虑，传统的PVC管和型材均选用轻质碳酸钙。过去由于受粉碎设备的限制，重质碳酸钙的细度较大，现在重质碳酸钙的粒度完全能满足需要，甚至比轻质碳酸钙还要细，所以目前PVC管和型材都可选用。
可用粒度分析仪测定碳酸钙的粒度。
六种口味。
轻钙由于石灰石经锻烧除去了许多杂质，一般而言白度和纯度都较高，但有些国产的轻钙由于氧化钙反应不完全，残余有石灰味，如果用在食品工业，如填充饼干就会有呛人的味道，而重钙没有。此外，过多的氧化钙会导致产品在水性体系中碱性过强或PH值调节不当，导致成品不稳定。另外，两者磷酸含量不同，轻钙有时为了调整PH值在合理范围需要添加少量磷酸，而重钙则不需要。
七粒形状不同。
高倍显微镜下，由于重钙产品采用机械粉碎和分级，颗粒形态通常是立方、多棱体、长方体等不规则形状，见图1。在钙重加工过程中，碳酸钙的微观形貌各不相同，如擂蒙磨成的碳酸钙呈纺锤形，气流磨成的碳酸钙呈粒状。
一般轻钙的粒径比较规则，在充分分散的情况下一般呈纺锤形，具体见图2。对碳酸钙来说，合成产物的颗粒形状可以人为地控制，通过添加控制制剂来实现控制。当前开发的控制剂包括无机酸、无机碱、有机酸(氨基酸)、醇类、糖类、蛋白质和具有特殊结构的生物聚合物，如具有双亲水嵌段聚合物PEG-b-PMAA，它可在不同浓度和不同PH值下形成菱形、花生形、长棒形、球形和哑铃型等碳酸，还可通过添加负离子右旋糖苷来形成螺旋形碳酸，还可通过添加一种球形碳酸钙来形成螺旋形碳酸。
八种晶体类型。
不同产地重质碳酸钙均有固定晶型，破碎细化时不会改变晶型，一般方解石重钙为六晶型，大理石重钙为立方晶型。就轻质碳酸钙而言，在具体的碳化法生产过程中，三种晶型碳酸钙以不同的比例同时出现，为了获得单一的、纯度较高的晶型，需要对其工艺进行控制。轻质碳酸钙晶型有三种：
8.方解石晶型
本产品为碳酸钙稳定的晶型，属于六方晶系，通常情况下，矿物碳酸钙以此晶型保存，这种晶型覆盖力大，白度高，纯度好，耐高温，耐腐蚀，化学稳定性好。
文石晶型8.2。
碳酸钙在常温下为亚稳定晶型，属于斜方晶系，这种晶型碳酸钙具有较高的长径比，常用于聚合物复合材料的补强。
8.3球形霰石晶。
这种晶型结构是碳酸钙中不稳定的，只在有机质材料中有少量存在，并能在短时间内自动转化成方解石晶型或文石晶，具有这种晶型的碳酸钙对生命和生物健康都很重要，研究发现树枝状聚合物电介质和某些低分子聚合物电介质能促进球霰石晶型的稳定生成。
吸油量不一样。
轻质碳酸钙的吸油值为60-90ml/100mg，远大于重质碳酸钙的40-60ml/100mg，所以吸液性和性能都很好，如果配方含有液体助剂，应选择吸油量小的重质碳酸，而吸油量大的无机粉体会使需要处理的偶联剂量增加，如吸油量由40ml/100mg增加到50ml/100mg，则偶联剂用量增加30，在PVC配方中选择轻质碳酸钙，要多使用液体助剂和PVC树，因此应尽量选择吸油量小的重质碳酸钙。
十流动性不同。
考虑到轻质碳酸钙的显微结构为纺锤形，其流动性不如重质碳酸钙，一般添加量超过25份时会严重影响流动性，而重质碳酸钙为颗粒状，可提高流动性，添加量不受限制，在PVC管配方中若添加量超过25份，若从流动性考虑，则好选用重质碳酸钙。
十一价格不同。
重质碳酸钙的加工主要采用机械破碎、研磨的方法；轻质碳酸钙的生产是通过化学反应沉淀制得的，其工艺比轻质碳酸钙复杂得多，要求也相应严格得多，所以同等粒径的重质碳酸钙比轻质碳酸钙的价格低30%左右，如果性能允许，可以选用重质碳酸钙。
十二修饰功能不同。
重质碳酸钙与轻质碳酸钙在改性效果上的差别很小，重质碳酸钙的拉伸强度较好，轻质碳酸钙的冲击强度较好。