碳酸钙的用途

概述^[1-2]

碳酸钙分轻质碳酸钙和重质碳酸钙两类。在自然界存在于石灰石、方解石、白垩上、大理石等矿石中，也存在于文蛤、牡蛎等贝壳中。按晶体结构主要分为以下三类：①文石型(Aragonite)。为斜方晶系白色结晶。②方解石型(Calcite)。六方晶系白色结晶。不溶于水，溶于酸及氯化铵中，也溶于含二氧化碳的水中。③除上述两种外，还有一种球霰石型碳酸钙，实际是碳酸钙的六水合物，市售品不常见。

用途^[3]

碳酸钙用作建筑材料、陶瓷、玻璃、石灰、水泥等的原料；也用于制造粉笔、油灰、人造石、填料、颜料、中和剂、擦光剂；糖的澄清剂；超微细碳酸钙可用于医药。轻质碳酸钙主要用在造纸工业、内装饰材料、工艺品、医药。

1.在橡胶工业的应用

碳酸钙在橡胶工业中使用得最早，是用量的填充剂之一。橡胶工业也是纳米碳酸钙的主要应用市场之一，它可以应用于轮胎、胶管、胶带以及密封圈、汽车配件等橡胶制品中。纳米碳酸钙首先具有普通碳酸钙的性能，同时由于它的超纯、超细、表面改性的特点，使得它在橡胶中具有空间立体结构和良好的分散性，可提高材料的拉伸性能、补强性能及抗老化性能。它不仅可单独作为补强填料，还可以与其它填料（白炭黑、炭黑、轻质或重质碳酸钙、钛白粉、陶土等）结合使用，填充、补强、调色，改善制品性能和加工工艺，降低含胶率或部分取代钛白粉、白炭黑等价格昂贵的白色填料，降低成本。橡胶工业使用的纳米碳酸钙要求粒度小、表面活性高、分散性好。将纳米碳酸钙与经过紫外表面处理的SBS橡胶复合，研究了纳米碳酸钙对SBS橡胶表面氧化作用的影响。

2.在塑料工业的应用

目前纳米碳酸钙应用技术最成熟的行业就是塑料工业，塑料工业对碳酸钙的需求量也非常大。由于纳米碳酸钙具有独特的优良性质，它可以成为塑料的调节剂、补强剂和半补强剂。纳米碳酸钙的粒径小，分散性好，能减少塑料中的气孔和空隙，使塑料的混合和收缩更均匀，因此可以填充在聚苯乙烯、聚氯乙烯、醛、酚塑料等的聚合物中，提高塑料制品尺寸的稳定性、硬度和刚性。同时由于活性纳米碳酸钙具有亲油疏水性能，可以大幅度提高制品的韧性、刚性、弯曲强度以及光洁度，改善其耐热性、尺寸稳定性及其它加工性能，能部分取代其它昂贵的填充料及助剂，从而降低产品生产成本，提高市场竞争力。

3.在造纸工业的应用

造纸工业使用纳米碳酸钙具有以下优点：1）纸制品的白度和蔽光性得到明显改善；2）纳米碳酸钙对纸张的磨损更小，使纸制品能够更加均匀和平整；3）减少纸浆用量增加填料用量，降低生产成本；4）纳米碳酸钙的吸油性好，使彩色纸的颜料牢固性得到提高；5）填充中性纸或纸板时，纳米碳酸钙能够提高它们的紧密度。目前，纳米碳酸钙主要用于薄页印刷纸、记录纸、高白度铜版纸、卷烟纸以及纸尿布、高档卫生巾等。纳米碳酸钙还可以提高纸张的表观细腻性、松密度、抗水性；提高特种纸的印刷速度和强度；调节卷烟纸的燃烧速度等。

4. 在涂料工业的应用

纳米碳酸钙作为颜料填充是最具开发潜力的市场，目前涂料工业的碳酸钙用量迅猛增长。碳酸钙在涂料工业中具有细腻、均匀、白度高、光学性能好等优点，添加在水性涂料中，可大大改善体系的补强性、透明性、触变性、流平性，明显提涂料的耐沾污性、耐洗刷性、附着力，且具有防沉降作用。在外墙涂料中应用纳米碳酸钙，因涂层有强烈的疏水性，可使其耐污染性、抗裂强度均得到提高。纳米碳酸钙可大量取代高价的钛白粉，同时减少其他助剂的用量，显著降低涂料的生产成本。

5.在油墨工业的应用

使用纳米碳酸钙配置的油墨，身骨及黏性较好，具有较好的印刷性能，稳定性好。由于颗粒小，故印品光滑，网点完整，遮盖力强。纳米碳酸钙作为填料，可以使油墨的亮度和光泽度得到提高。在油墨印刷过程中还能表现出良好的吸墨性，有助于提高油墨的快干性能。纳米碳酸钙作为油墨的填料时，除具有一般油墨填料的作用外，还具有稳定性好、光泽度高、适应性强、不影响油墨的干燥特性等优点，而且价格便宜，可降低成本。纳米碳酸钙用于高档油墨，可以提高油墨的附着力，减小油墨对机械的磨损，适于高速印刷。

制法^[1]

轻质硫酸钙是将石灰石粉碎、焙烧，使其生成石灰乳后，移入反应槽，最后将碳酸钙沉淀，经过滤、干燥而成。重质碳酸钙的制法是将原料石灰石按用途不同，粉碎成60～200目及100～150目的粒状物，此法为干法粉碎。也可采用湿法粉碎，即水洗石灰石，而经干燥而成。更纯一些的碳酸钙的制法是用碳酸钠的水溶液，在其中加入氯化钙溶液，进行复分解反应，这样制得者，称为沉淀碳酸钙。

在石灰乳中通入二氧化碳，也可制得硫酸钙。若以天然大理石为原料，可用稀盐酸(12%)分解，生成氯化钙溶液，向其中加入氢氧化钙，除去铁、锰杂质后，将滤液加热，再加入碳酸铵，即可析出硫酸钙，溶液中少量氢氧化钙，也转变为硫酸钙而析出。最后在200℃下干燥。

主要参考资料

[1] 实用精细化工辞典

[2] 天然药物成分定量分析

[3] 纳米碳酸钙的应用研究进展