摘要：介紹了碳酸鈣的產(chǎn)品種類、性質(zhì)和生產(chǎn)方法，綜述了其在塑料中的填充補(bǔ)強(qiáng)應(yīng)用。
　　關(guān)鍵詞：碳酸鈣；生產(chǎn)；性質(zhì)；應(yīng)用；塑料
　　根據(jù)生產(chǎn)方法、理化性質(zhì)和礦物來(lái)源等的不同，碳酸鈣的產(chǎn)品種類或名稱有活性碳酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、沉淀碳酸鈣、超細(xì)碳酸鈣、膠體碳酸鈣、單飛粉、雙飛粉、三飛粉、四飛粉、水應(yīng)石粉、白堊粉、胡粉、方解石、白艷華、石灰石、大理石等。

　　1·理化性質(zhì)
　　重質(zhì)碳酸鈣按粉碎細(xì)度的不同，工業(yè)上分為四種不同的規(guī)格，即單飛粉、雙飛粉、三飛粉、四飛粉，分別用于各工業(yè)部門(mén)。其中三飛粉和四飛粉用于塑料的填充補(bǔ)強(qiáng)。相對(duì)密度2.710，898.6℃開(kāi)始分解。輕質(zhì)碳酸鈣即沉淀碳酸鈣，有無(wú)定形和結(jié)晶形兩種形態(tài)，結(jié)晶形又可分為斜方晶系和六方晶系，呈柱狀或菱形，有輕微的吸潮能力。相對(duì)密度2.710，825~898.6℃分解。活性碳酸鈣或稱活化碳酸鈣、膠體碳酸鈣、白艷華，為白色細(xì)膩、輕質(zhì)粉末。因粒子表面吸附一層脂肪酸皂，故具有膠體活化性能?；钚蕴妓徕}灼燒后變成焦黑色，其活性比普通碳酸鈣大，具有補(bǔ)強(qiáng)性。相對(duì)密度1.99~2.01。

　　不同規(guī)格的碳酸鈣產(chǎn)品均為白色粉末。無(wú)臭、無(wú)味。在空氣中穩(wěn)定，幾乎不溶于水、醇，在含有銨鹽的水溶液中微溶解。遇稀醋酸、稀鹽酸、稀硝酸發(fā)生泡騰，放出二氧化碳，并逐漸溶解。加熱到足夠高的溫度開(kāi)始分解為氧化鈣和二氧化碳。

　　2·生產(chǎn)方法［1］
　　碳酸鈣的生產(chǎn)方法一般為機(jī)械粉碎法和碳酸化法（化學(xué)沉淀法）。

　　2.1活性碳酸鈣
　　活性碳酸鈣采用碳酸化法生產(chǎn)。石灰石在高溫下煅燒之后，先用水消化，再經(jīng)篩濾、碳化生成碳酸鈣，漿液放入熟漿池中，在攪拌下緩慢施膠。每噸施膠量約為54公斤。產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)HG/T2567－2006和HG/T2776－1996。

　　2.2重質(zhì)碳酸鈣
　　重質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)采用機(jī)械粉碎法。是將白石（天然石灰石）經(jīng)機(jī)械粉碎、篩選而得產(chǎn)品。粉碎方法有干法和濕法兩種，干法產(chǎn)品稱單飛粉、雙飛粉、三飛粉、四飛粉，濕法產(chǎn)品別名水應(yīng)石粉。產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)HG/T3249－2008。

　　2.3輕質(zhì)碳酸鈣
　　輕質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)采用碳酸化法。將選過(guò)的石灰石破碎至50~150mm，無(wú)煙（白）煤的粒度38~50 mm。煤與石灰石以1︰8～1︰11比例放入爐內(nèi)煅燒，然后用3~5倍的水，在90℃下經(jīng)消化溶解1.5~2.0h，使石灰乳達(dá)一定濃度后，過(guò)濾除雜進(jìn)行碳化。碳酸鈣漿料經(jīng)離心脫水、干燥、冷卻、粉碎、過(guò)篩，制得輕質(zhì)碳酸鈣成品。產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)HG/T2226－91。

　　2.4超細(xì)碳酸鈣
　　超細(xì)碳酸鈣的生產(chǎn)有研磨法和碳酸化法。研磨法的原料是重質(zhì)碳酸鈣或白度≥93度、含鈣量≥98%的方解石，經(jīng)配料、濕磨、壓濾、燒干、包裝得超細(xì)碳酸鈣。碳酸化法生產(chǎn)時(shí)基本同輕質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)，只是在碳化結(jié)晶時(shí)加入結(jié)晶控制劑，以控制結(jié)晶晶型，或加入乳化劑和表面處理劑，使活性劑與剛生成的微細(xì)碳酸鈣顆粒表面均勻覆蓋。產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)HG/T2776－1996。

　　3·應(yīng)用研究[2-4]
　　碳酸鈣是塑料中使用最廣泛的填充劑之一，其價(jià)格低廉，來(lái)源廣泛，相對(duì)密度較小，在塑料中除具有增量作用外，還有改善加工性能和制品性能的功效。這種材料質(zhì)地較軟，對(duì)捏煉機(jī)和成型機(jī)的磨損小。在同樣用量下，填充輕質(zhì)碳酸鈣的制品表面劃傷性和折彎白化性比填充重質(zhì)碳酸鈣小。輕質(zhì)碳酸鈣的最大特點(diǎn)是有補(bǔ)強(qiáng)作用，可提高制品的沖擊強(qiáng)度。重質(zhì)碳酸鈣用于塑料可降低成本，與樹(shù)脂親和性好，分散度高，折射率與塑料相近，易著色，并能改善塑料制品的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。納米碳酸鈣又稱超微細(xì)碳酸鈣，標(biāo)準(zhǔn)名稱超細(xì)碳酸鈣。納米碳酸鈣應(yīng)用最成熟的行業(yè)是塑料工業(yè)，主要應(yīng)用于高檔塑料制品。碳酸鈣為無(wú)毒性物質(zhì)，美國(guó)FDA認(rèn)可本品為“安全性物質(zhì)”，允許用于與食品接觸的塑料制品。碳酸鈣與聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴樹(shù)脂復(fù)合制造鈣塑材料。

　　3.1聚氯乙烯[5-12]
　　碳酸鈣用于填充聚氯乙烯，既可用于板材、管材等硬制品，也可用于電線包皮、人造革等軟制品，它可提高制品的色調(diào)穩(wěn)定性。用于聚氯乙烯糊可作為粘度調(diào)節(jié)劑。本品的吸油值較高，吸增塑劑的量較大，在軟質(zhì)聚氯乙烯中的分散均勻性較差，配合量多時(shí)，會(huì)降低壓出制品的表面光滑性。與白炭黑并用，可提高分散均勻性。碳酸鈣填充聚氯乙烯硬質(zhì)制品可代替鋼材、木材用于建筑工程、交通運(yùn)輸和家具制作等方面，如制作門(mén)窗異型材、天花板、隔墻板、瓦楞板、地板、車船廂板、電線槽板、家具、板框式或瓦楞紙式的包裝箱以及建筑排水管和工業(yè)排污管等。同時(shí)還可制作薄膜、人造革、片材、電線護(hù)皮和不透明軟管等軟質(zhì)制品。

　　碳酸鈣填充聚氯乙烯是聚氯乙烯與碳酸鈣等構(gòu)成的復(fù)合材料。具有難燃、耐酸堿和化學(xué)藥品、耐水、防潮、隔音和著色性好等特點(diǎn)。同時(shí)還具有比普通PVC塑料價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)。

　　碳酸鈣填充聚氯乙烯是將聚氯乙烯、碳酸鈣（如重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、微細(xì)化碳酸鈣、沉淀碳酸鈣、活性碳酸鈣等）、其它助劑按配料比進(jìn)行捏和、混煉，再經(jīng)造粒、擠出或注射成型為所要求的制品；也可經(jīng)壓延、壓制成片材或板材。在硬質(zhì)聚氯乙烯中使用5~10份超細(xì)碳酸鈣可以顯著改善沖擊強(qiáng)度，經(jīng)偶聯(lián)劑等進(jìn)行表面處理的超細(xì)碳酸鈣，可改進(jìn)制品加工成型性，補(bǔ)強(qiáng)作用更好，可作為抗沖擊劑的廉價(jià)代用品，在硬質(zhì)聚氯乙烯中的用量可達(dá)20~30份。超細(xì)碳酸鈣用于聚氯乙烯，制品表面光潔、平滑，能起到散光和消光作用，可提高塑料制品的尺寸穩(wěn)定性、拉伸強(qiáng)度，對(duì)透明和半透明材料能增加透明度，提高制品的表面光澤和表面平整性。超細(xì)碳酸鈣還能增加聚氯乙烯制品的絕緣性、阻燃性和電鍍性等。

　　輕質(zhì)碳酸鈣是用途最廣的無(wú)機(jī)填料之一，在某些軟質(zhì)聚氯乙烯中有熱穩(wěn)定作用，它的使用可減少熱穩(wěn)定劑的用量，或允許使用比較價(jià)廉的穩(wěn)定劑如鋇鋅、鈣鋅代替鋇鎘或鋇鎘鋅等價(jià)格較高的熱穩(wěn)定劑。在硬質(zhì)聚氯乙烯中添加輕質(zhì)碳酸鈣或者表面處理過(guò)的輕質(zhì)碳酸鈣能提高塑料制品的尺寸穩(wěn)定性；提高制品的硬度；改善塑料的加工成型性；提高塑料制品的耐熱性，同時(shí)降低成本。重質(zhì)碳酸鈣在聚氯乙烯中的應(yīng)用側(cè)重增大填充量以使制品的生產(chǎn)成本降低。隨著機(jī)械研磨技術(shù)的進(jìn)步，在聚氯乙烯復(fù)合材料中，重質(zhì)碳酸鈣開(kāi)始逐漸取代輕質(zhì)碳酸鈣。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家重質(zhì)碳酸鈣與輕質(zhì)碳酸鈣的用量比為20︰1，重質(zhì)碳酸鈣替代輕質(zhì)碳酸鈣在某些方面的應(yīng)用已是一種發(fā)展趨勢(shì)。

　　重質(zhì)活性碳酸鈣用作填充劑除降低成本外，用于聚氯乙烯樹(shù)脂能改善制品的加工性能，減少模具的磨損。輕質(zhì)活性碳酸鈣用于聚氯乙烯的電纜料，能提高電絕緣性能。

　　通過(guò)對(duì)沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率以及材料流變性能的測(cè)定，對(duì)比研究納米級(jí)碳酸鈣和微米級(jí)碳酸鈣對(duì)阻燃型軟質(zhì)聚氯乙烯的力學(xué)性能和加工性能的影響，得出結(jié)論是：氫氧化物和金屬配合物復(fù)合阻燃體系在提高軟質(zhì)聚氯乙烯阻燃、消煙性能的同時(shí)會(huì)惡化材料的力學(xué)性能；納米碳酸鈣能明顯提高阻燃型軟質(zhì)聚氯乙烯的沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，對(duì)材料具有明顯的增韌、增強(qiáng)作用。

　　3.2聚乙烯[13-25]
　　碳酸鈣填充聚乙烯塑料是一種在少量樹(shù)脂連續(xù)相中均勻分布著大量碳酸鈣的復(fù)合材料。除兼有塑料、木材和紙張的性能外，還具有耐寒、耐水、耐熱、防震、隔音等特性。制品無(wú)腐蝕性氣味發(fā)生，但易燒毀。燃燒性能與紙、木材相近。熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能均好，軟化點(diǎn)高。在低溫下仍保持高強(qiáng)度。如加入發(fā)泡劑還可制得輕質(zhì)木材代用品。其剛性、硬度、壓縮強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性和耐熱性等物理機(jī)械性能均優(yōu)于純聚乙烯樹(shù)脂制得的塑料制品。蠕變性和成型收縮率均小，加工性能好，并易于二次加工。它的主要缺點(diǎn)是失去了塑料原有的光澤，顏色欠鮮艷。碳酸鈣填充聚乙烯塑料是將10%~50%聚乙烯（HDPE、LDPE）與50%~90%（重量）的碳酸鈣及添加劑按一定配比于85~100℃進(jìn)行混合，再于180~200℃混煉一定時(shí)間，即制得混煉料，然后按不同要求進(jìn)行擠出造粒、拉片等制成半成品，最后經(jīng)模塑、注塑、擠塑、壓延、發(fā)泡等不同方法制得各種鈣塑制品。

　　碳酸鈣填充聚乙烯塑料可代替紙張和木材用作室內(nèi)裝修和建筑材料，如房屋頂板、天花板、壁板、墻體材料、地板、窗框、門(mén)板、保溫板，硬管和安全帽等；汽車和船舶用吊頂材料、廂板和裝飾板；也可用作家具、木器制品、鞋楦和線團(tuán)芯；代替牛皮紙制得的瓦楞包裝箱，強(qiáng)度和防潮性更佳，且外表潔白、美觀、印刷商標(biāo)鮮明；用作食品、染料、藥品和化工原料的包裝桶，可代替鐵桶、木桶和塑料包裝桶。還可用作農(nóng)業(yè)和漁業(yè)用塑料大棚支架、育苗箱、農(nóng)產(chǎn)品承運(yùn)箱、魚(yú)籃、漁浮子等。此外，也可在機(jī)械、電子儀器工業(yè)上制作管、罩及照明部件，以及用作國(guó)防軍事設(shè)施、戰(zhàn)備地道隔音防潮材料、防寒浮水衣和救生圈芯材等。

　　3.3聚丙烯[26-56]
　　碳酸鈣填充聚丙烯的性能與填料的性能、含量、種類、粒子形狀和大小、表面狀態(tài)，以及填料粒子在樹(shù)脂中的分散狀態(tài)等都有很大的關(guān)系。同時(shí)，各組分能否充分混合均勻也是重要因素之一。一般來(lái)說(shuō)碳酸鈣填充聚丙烯耐溫性能、力學(xué)性能（拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和沖擊強(qiáng)度等）和結(jié)晶性能均良好，成型收縮率低，尺寸穩(wěn)定性好，硬度較高。在某些情況下需要使用具有一定阻燃性的填充聚乙烯時(shí)，還要加入一定量的阻燃劑。特別是經(jīng)偶聯(lián)劑處理過(guò)的納米碳酸鈣填充聚丙烯的各種性能俱佳，成為近年來(lái)應(yīng)用和研究的熱點(diǎn)。

　　碳酸鈣填充聚丙烯是將聚丙烯樹(shù)脂與一定配料量的碳酸鈣和其它填料，以及必要的添加劑，進(jìn)行高效混合、擠出造粒，即得不同牌號(hào)的填充聚丙烯。

　　碳酸鈣填充聚丙烯可用作集成電路I-C托板、量油桿、復(fù)印機(jī)部件、微波爐部件、玩具、汽車護(hù)板及外部裝潢、電器設(shè)備零部件等。自熄性的碳酸鈣填充聚丙烯具有良好的高頻電絕緣性，受溫度、濕度影響小的電氣性能及FV-0組阻燃性能，故適用于電視機(jī)輸出高壓包、線圈骨架、電動(dòng)機(jī)保護(hù)開(kāi)關(guān)外殼、接線端子護(hù)蓋等各種電氣元器件以及運(yùn)輸、建筑、紡織等部門(mén)對(duì)阻燃性要求較高的場(chǎng)合。

　　4·結(jié)語(yǔ)
　　高聚物復(fù)合材料除要求無(wú)機(jī)物填料具有增量和降低成本的作用，更為重要的是能改善材料的理化性能。粒徑微細(xì)化、化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、表面活性化被認(rèn)為是提高無(wú)機(jī)物填料填充增強(qiáng)和其他性能的主要途徑。碳酸鈣作為一種公認(rèn)的無(wú)公害、無(wú)“三廢”的綠色環(huán)保產(chǎn)品，世界各國(guó)都非常重視對(duì)它的研究開(kāi)發(fā)。我國(guó)碳酸鈣工業(yè)近年來(lái)的發(fā)展非常迅速。碳酸鈣填充到塑料中可得到比較好的理化性能，鈣基塑料正朝著多元化的方向發(fā)展。