Ca2+-HCO3-H2O体系超纯超细碳酸钙制备研究(3)
碳酸钙CaCO3俗称石灰石，白色晶体或粉末，密度为2.7~2.95g/cm3，极难溶于水，能溶于酸而放出二氧化碳。碳酸钙是目前用量最大的填充材料之一，其中分为轻质碳酸钙（沉淀碳酸钙）和重质碳酸钙（磨细碳酸钙）两大类。天然产物中有石灰石、方解石、白垩和大理石等。轻质碳酸钙可由二氧化碳通入石灰水或用碳酸钠溶液与氯化钙溶液作用制得，可用于生产水泥、陶瓷、石灰、粉笔、人造石、油灰，并且用作颜料、填料、中和剂、擦光剂等。重质碳酸钙以其物美价廉在塑料、橡胶、涂料、密封剂以及造纸等工业中作填充剂。化妆品主要使用轻质碳酸钙，含量在96.0%以上，为纺锤状或白色状细微结晶性粉末，无臭无。
由于制备方式不同，轻质碳酸钙与重质碳酸钙的理化性质略有不同：
1、沉降体积：轻质碳酸钙的沉降体积在2.5m3/g以上；重质碳酸钙的沉降体积为1.2～1.9m3/g。
2、比表面积：重质碳酸钙的比表面积为1m2/g左右；轻质碳酸钙的比表面积为5m2/g左右。
3、吸油值：重质碳酸钙由于颗粒大、表面光洁、比表面积小，因此吸油值较低，为48m2/100g左右；轻质碳酸钙颗粒微细、表面较粗糙，比表面积大，因此吸油值较高，为60～90m2/100g左右。
决定碳酸钙粉末其他性能的因素有很多，包括结构、形貌、粒度、白度、纯度等。特定性能的碳酸钙产品一般需要特定的工艺条件，其影响因素包括原料选择、反应条件的控制、晶形控制剂的选择、沉淀过程的控制等。
八十年代一种新型超细固体——纳米级超细碳酸钙发展起来了。粒径在1~100nm之间形貌以立方体、球状体为多。由于纳米级碳酸钙粒子的超细化，其晶体结构和表面电子结构发生变化，产生了普通碳酸钙所不具有的量子尺寸效应，小尺寸效应，表面效应和宏观量子隧道效应，在磁性、光热阻和熔点等方面与常规材料相比，显示出优越性。[2]将其填充在橡胶、塑料中能使制品表面光泽、伸长度大、抗张力高、抗力强、耐弯曲与龟裂，是性能良好的白色补强性填料。与非纳米级普通碳酸钙或其他无机填料相比，不仅不会降低被填充制品的性能，反而使制品综合性能明显提高。因此可提高纳米级碳酸钙填充比例，从而起到增容，降低成本的效果。甚至可部分或全部替代价格昂贵的白碳黑。在涂料方面，尤其是汽车底盘漆防石击涂料中，由于纳米碳酸钙颗粒小和形状特殊所体现出特有的流变现象，已经超出作为填料的功能，而作为一种流变助剂使涂料产品具有良好的机械强度与弹性，能有效抗击石击，同时体现出加工过程中不气泡、不流挂等良好的施工性能。[4]在高级油墨中具有良好的光泽、透明、稳定、快干等特性。在农药中充当载体，不仅可明显提高药效，还可借助小颗粒碳酸钙巨大的比表面积，实现农药有效成分高度富集，使农药的体积大大缩小，因此可大幅度提高农药的包装、运输、仓储的效率。尤其在最新的高分子复合材料研究中，以纳米级碳酸钙分散在聚合的单体或某种溶液中，然后引发聚合，将纳米碳酸钙包埋在聚合物中，由此制备出的纳米复合材料具有优异的性能。[5]
纳米碳酸钙与普通碳酸钙主要技术指标的对比，表1.1[6]
表1.1 纳米碳酸钙与普通碳酸钙主要技术指标
项目 纳米碳酸钙 普通碳酸钙
CC CCR DD 轻质碳酸钙 重质碳酸钙
密度 2.55 2.65 2.70
平均粒径 40 ≤1500 <2700
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