碳酸鈣有什麼特性? 碳酸鈣的定義、分類和性質，今天小編就來說說關于碳酸鈣有什麼特性?下面更多詳細答案一起來看看吧!

碳酸鈣有什麼特性

碳酸鈣的定義、分類和性質

碳酸鈣的定義

碳酸鈣是一種無機化合物，是石灰岩石（簡稱石灰石）的主要成分，其分子式為CaCO₃，分子質量為100.09。其中氧化鈣(CaO)占56.03%，二氧化碳（CO₂）占43.97%。

碳酸鈣的分類

1、按生産方法分類

根據碳酸鈣生産方法的不同，可以将碳酸鈣分為輕質碳酸鈣、重質碳酸鈣和活性碳酸鈣。

（一）、輕質碳酸鈣 又稱沉澱碳酸鈣，簡稱輕鈣，是将石灰石等原料煅燒生成石灰（主要成分為氧化鈣）和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳（主要成分是氫氧化鈣），然後再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸鈣沉澱，最後經脫水，幹燥和粉碎而制得。由于輕質碳酸鈣的沉降體積（2.4～2.8mL/g），比重質碳酸鈣的沉降體積（1.1～1.4mL/g）大，所以稱之為輕質碳酸鈣。

（二）、重質碳酸鈣 簡稱重鈣，是用機械方法直接粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、貝殼等而制得。由于重質碳酸鈣的沉降體積比輕質碳酸鈣的沉降體積小，所以稱之為重質碳酸鈣。

（三）、活性碳酸鈣 又稱改性碳酸鈣，表面處理碳酸鈣，膠質碳酸鈣或白豔華，簡稱活鈣，是用表面改性劑對輕質碳酸鈣或重質活性鈣進行表面改性而制得。由于經表面改性劑改性後的碳酸鈣一般都具有補強作用，即所謂的“活性”，所以習慣上把改性碳酸鈣都稱為活性碳酸鈣。

2、按粉體粒徑分類

碳酸鈣産品是一種粉體，根據碳酸鈣粉體平均粒徑（d）的大小，可以将碳酸鈣分為微粒碳酸鈣（d>5um）、微粉碳酸鈣(0.1um<d≤5um)、微細碳酸鈣（0.1um<d≤1um）、超細碳酸鈣（0.02um<d≤0.1um）和超微細碳酸鈣（d≤0.02um）。

（1）、輕質碳酸鈣的粉體特點

a．顆粒形狀規則，可視為單分散粉體，但可以是多種形狀，如紡錘形、立方形、針形、鍊形、球形、片形和四角柱形。這些不同形狀的碳酸鈣可由控制反應條件制得。

b.粒度分布狹窄。

c.粒徑小，平均粒徑一般為1～3um。要确定輕質碳酸鈣的平均粒徑，可用三軸粒徑中的短軸粒徑作為表觀粒徑，再取中粒徑作為平均粒徑。以後除說明外，平均粒徑，即指平均短軸粒徑。

（2）、重質碳酸鈣的粉體特點

a. 顆粒形狀不規則，是多分散粉體。

b. 粒徑分布較寬。

c. 粒徑大，平均粒徑一般為5～10um。要确定重質碳酸鈣的平

均粒徑，需要測定粒徑分布函數和諸如顆粒沉降速度或比表面積之類的粉體現象函數。作為一種簡單的方法是在電子顯微鏡照片上測量顆粒投影的長度和寬度，計算幾何平均粒徑作為表觀粒徑，再取中位粒徑作為平均粒徑。

（3）、活性碳酸鈣的平均粒徑取為表面改性前輕質碳酸鈣或重質碳酸鈣的平均粒徑。

3．按微觀排列分類

根據組成碳酸鈣的原子和離子的排列是否有規律，可以将碳酸鈣分為晶體碳酸鈣和非晶體碳酸鈣。

4．按結晶形狀分類

根據碳酸鈣結晶形狀的不同，可将輕質碳酸鈣分為紡錘形碳酸鈣、立方形碳酸鈣、針形碳酸鈣、鍊形碳酸鈣、球形碳酸鈣、片形碳酸鈣和四角柱形碳酸鈣。這些不同結晶的碳酸鈣可由控制反應條件制得。重質碳酸鈣則為不規則形碳酸鈣。活性碳酸鈣的形狀一般為表面改性前輕質碳酸鈣或重質碳酸鈣的形狀。

碳酸鈣的性質

1．物理性質

（a）密度 各種碳酸鈣的同質異構體的密度不同。密度平均值為2.710g/cm³，霰石為2.929g/cm³，球霰石為2.650g/cm³。

（b）硬度 方解石的莫氏硬度為3，霰石的約為3.5～4。

（c）強度 隻可測出方解石根據直徑d(mm)不同，經多大力p(kgf=9.8N)就壓碎。直徑在0.1～2mm之間時關系為p=0.95d 0.091d²。

（d）分解溫度 在常壓下，方解石的分解溫度為898℃，霰石的分解溫度為825℃，球霰石則在溫度升到分解溫度之前已轉變為方解石，所以球霰石的分解溫度不存在。

（e）熔點 在較大的壓力範圍内，方解石在溫度升到熔點之前已分解為氧化鈣和二氧化碳，所以在較大壓力範圍内，方解石的熔點不存在。當壓力為10.4Mpa時，方解石的熔點為1339℃。由于霰石在高溫高壓下會轉變成方解石，所以霰石的熔點不存在。球霰石是不穩定型，其熔點也不存在。

（f）濃度積、溶解度和PH值 各種碳酸鈣的同質異構體的濃度積是相同的。在25℃時，碳酸鈣在水中的濃度積為8.7×10ˉ⁹。碳酸鈣在冷水（25℃）和熱水（100℃）中的溶解度（100克水中溶解克數）分别為0.0014和0.0020。在常溫下，碳酸鈣水溶液的PH值為9.5～10.2。水中如溶解有二氧化碳，則碳酸鈣的溶解度會增大。在常溫下，在被空氣飽和的水中，碳酸鈣水溶液的PH值為8.0～8.6。

（g）熱膨脹系數 方解石的熱膨脹系數取決于測量的方向。在常溫下，平行于c軸方向的熱膨脹系數約為2.5×10ˉ⁶℃ˉ¹，垂直于c軸方向的熱膨脹系數約為5×10ˉ⁶℃ˉ¹，而垂直于菱面體晶格的熱膨脹系數約為11×10ˉ⁶℃ˉ¹在常溫下，霰石在晶軸a、b和c方向的熱膨脹系數α_a、α_b和α_c約為10×10ˉ⁶℃ˉ¹、16×10ˉ³℃ˉ¹和32×10ˉ^³℃ˉ¹

（h）比熱容 方解石和霰石在普通溫度和較高溫度下的比熱容差别不大，在1200℃以内的平均定壓比熱容C_p=0.8257 0.000762KJ/(kg· k)

2．化學性質

(1)在常壓下加熱到898℃（方解石）或825℃（霰石）時，碳酸鈣将分解成氧化鈣（Ca0）和二氧化碳（CO₂）:

CaCO₃===CaO CO₂↑

(2)碳酸鈣幾乎與所有的強酸發生反應，生成相應的鈣鹽，同時放出二氧化碳。如：

CaCO₃ 2HcL===CO₂ CaCL₂ H₂O

(3)碳酸鈣在含二氧化碳的水中的溶解度比在無二氧化碳的水中高得多，這是因為這時碳酸鈣生成了比較易溶的碳酸氫鈣（Ca(HCO₃)₂）:

CaCO₃ H₂O CO₂===Ca(HCO₃)₂

(4)碳酸鈣可以形成6個水的水含物CaCO₃•6H₂O,可通過往單蔗糖鈣溶液中通入CO₂而制得。普通碳酸鈣則不形成水合物。

(5)除酸以外,許多腐蝕性物質都不能腐蝕或者隻能緩慢地腐蝕碳酸鈣。

輕質活性鈣的制造過程

輕質活性鈣的定義和分類

活性碳酸鈣，又稱改性碳酸鈣、膠質碳酸鈣或白豔華，簡稱活鈣，是用表面改性劑對輕質碳酸鈣或重質碳酸鈣進行表面改性而制得。表面改性劑一般是具有兩親基團的有機物（如高級脂肪酸、表面活性劑、偶聯劑等）。經表面改性劑改性後的碳酸鈣一般具有粒徑小、吸油值低、分散性好、能補強等優點，但主要的優點是具有補強性，即所謂的“活性”，所以習慣上将改性碳酸鈣均稱為活性碳酸鈣，将改性過程稱為活化過程。

根據活性碳酸鈣所用原料的不同，可将活性碳酸鈣分為活性輕質（沉澱）碳酸鈣和活性重質碳酸鈣。根據活性碳酸鈣粒徑的大小，可将活性碳酸鈣分為活性普通碳酸鈣、活性微細碳酸鈣和活性超細碳酸鈣。根據表面改性劑的不同，可将活性碳酸鈣分為各種反應的活性碳酸鈣。

活化原理

水和油是互不相溶的，因為水是無機物，油是有機物。盡管精心振蕩混合，它們最終還是會分成兩層。水在下，油在上。但如果将表面活性劑加到水和油的混合溶液中，表面活性劑的親水基與水分子結合，親油基和油分子結合，這樣通過表面活性劑的“橋梁”作用，把本來互不相溶的水和油融合在一起，使水滴可以穩定地分散在油中或油滴可以穩定地分散在水中。

對于碳酸鈣（固體無機物）和高聚物（橡膠和塑料等，固體有機物），也可以通過具有兩親基團的有機物（表面改性劑，即高級脂肪酸、表面活性劑、偶聯劑等）的“橋梁”作用，把它們融合在一起，使碳酸鈣更好地分散在高聚物中，并具有一定的補強性。

活化原理即活性碳酸鈣的生産原理，就是要将表面改性均勻地塗覆到碳酸鈣顆粒的表面，使碳酸鈣表面有一層表面改性劑的單分子層，表面改性劑的親水基團與碳酸鈣表面進行類似化學鍵的結合，表面改性劑的親油基團則定向排列于活性碳酸鈣的表面。

工藝流程

工藝上常用的活性碳酸鈣的生産工藝流程有兩種，一是濕法生産工藝流程，另一是幹法生産工藝流程。兩中流程各有優缺點：濕法生産工藝優點是活化均勻，缺點是投資大、成本高，對活化劑的要求也高。幹法生産工藝優點是投資少、成本低，對活性劑的要求不高，缺點是活化不太均勻。

1． 濕法生産工藝流程

工藝流程是以輕質碳酸鈣的生産工藝流程為基礎，所以隻能用來生産活性輕質碳酸鈣。該工藝流程與輕質碳酸鈣的生産工藝流程區别主要有兩點，一是增加了活化步驟，另一是用闆式幹燥器代替轉筒幹燥器。

将輕質碳酸鈣生産過程中碳化得到的碳酸鈣懸浮液用泵送入活化器中，并按碳酸鈣（不計水）流量的1%将表面改性劑同時加入活化器中，活化器是一個體積不大的帶攪拌的反應罐，在攪拌的作用下，表面改性劑與碳酸鈣懸浮液進入活化器後瞬間即達到幾乎完全混合，表面改性劑與碳酸鈣懸浮液在活化器中停留規定時間後，從活化器出口出來。活化的碳酸鈣脫水後送入幹燥器中幹燥，一般用水蒸氣或導熱油作為熱源，幹燥後的活性碳酸鈣可直接作為産品包裝，也可以經粉碎後包裝。

濕法生産過程較适合于水溶性的表面改性劑，如高級脂肪酸等。

2． 幹法生産工藝流程

該工藝流程是将表面改性劑與幹燥的輕質碳酸鈣或重質碳酸鈣用高速攪拌機或高速混和機混合進行活化，從而制得活性碳酸鈣。

6.3 輕質碳酸鈣在塑料中的作用及影響

碳酸鈣是用量最大，使用範圍最廣的一種無機填充劑（又稱無機填料）。碳酸鈣主要用于橡膠、塑料、建材、紙張、油漆、醫藥、食品、飼料、化妝品、油墨等的生産、加工和應用中。碳酸鈣最主要的作用就是增加産品的體積，降低生産成本。下面重點講一下碳酸鈣在塑料中的作用。

6.3.1 碳酸鈣在塑料中的作用

（1）增加塑料體積、降低産品成本 碳酸鈣也是塑料工業中使用較早、用量較大的填充劑。碳酸鈣廣泛地填充在聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯工聚物（ABS）的等樹脂中,以增加塑料制品的體積,節約昂貴的樹脂,降低産品成本。

（2）提高塑料的尺寸穩定性 碳酸鈣的添加，在塑料中起到一定的骨架作用，對塑料尺寸的穩定有很大作用。由于在塑料中既要考慮塑料的彈性、沖擊強度。還必須要求制品有一定的尺寸穩定性。因此，要根據塑料自身不同的要求，對碳酸鈣提出粒徑和晶形等要求。

（3）提高塑料的硬度和剛性 在塑料中，特别是軟質聚氯乙烯中，塑料的硬度随碳酸鈣配入量的增加而增大，塑料的伸長率又随其硬度的增加而降低。顆粒細、吸油值大的碳酸鈣，塑料硬度的增大率大。反之，顆粒粗、吸油值小的碳酸鈣，塑料硬度的增長率小。在軟質聚氯乙烯中，以加重質碳酸鈣的塑料硬度增長率為最小，加輕質碳酸鈣的塑料硬度增長率次之。

碳酸鈣在塑料内一般不能起補強作用，碳酸鈣的顆粒常常可以被樹脂所浸潤，所以碳酸鈣添加的正常作用是使塑料剛性增大，塑料的彈性模量和硬度也增大。但随着添加量的增加，塑料的拉伸強度和極限伸長率都下降。

（4）改善塑料的加工性能 碳酸鈣的添加，可以改變塑料的流變性能。

碳酸鈣的添加，特别是經過表面改性的碳酸鈣添加之後，不僅可以提高制品的硬度，還可以提高制品的表面光澤和表面平整性。此外，可以減小塑料的收縮率、熱膨脹系數、蠕變性能，這就為加工成型創造了有利條件。

（5）提高塑料的耐熱性 碳酸鈣的添加，可以提高塑料的耐熱性。例如：在聚氯乙烯中，添加40%的碳酸鈣時，塑料的耐熱溫度提高約20℃。當碳酸鈣的填充比≤20%時，塑料的耐熱溫度一般提高8～12℃。

（6）改進塑料的散光性 在塑料中，有的制品要求增白而不透明，有的希望消光。碳酸鈣的添加在這方面可以發揮一定的作用。白度在90度以上的碳酸鈣，在塑料中有明顯的增白作用。如與钛白粉、立德粉（鋅鋇白）配合，塑料的散光性則有很大的改進。

在鈣塑紙張中，在低密度聚乙烯（LDPE）及高密度聚乙烯（HDPE）薄膜中，添加碳酸鈣都可以達到散光和消光作用，使之适宜于書寫、印刷。白度較好的碳酸鈣還可以取代昂貴的白色顔料。

（7）可使塑料具有某些特殊性能 碳酸鈣添加于電纜料中有一定的絕緣作用。碳酸鈣的添加，可以提高某些塑料的電鍍性能、印刷性能。微細碳酸鈣或超細碳酸鈣添加在聚氯乙烯（PVC）中，有一定的阻燃作用。

6.3.2 輕質碳酸鈣對型材的影響及相關質量控制

（1）粒度範圍的影響

從理論和實驗都證明輕質活性碳酸鈣在型材中的平均粒徑一般為1～5um，但顆粒過大或過小必須嚴格限制，從粒徑分布圖顯示越窄越好。附後兩張粒徑圖作了一個比較。

（2）白 度

輕質碳酸鈣白度在90度以上對塑料有明顯的增白作用，但每批次的白度差異應控制在2度以内，如果超出會造成型材色澤的不一緻，影響型材外觀。

（3）雜 質

輕質碳酸鈣在生産過程中由于原材料、環境等因素不可避免有雜質，特别是黑雜質的混入，如雜質含量超過一定範圍會在型材表面造成麻點，影響光澤度。

（4）水 份

輕質活性鈣行業标準水份≤1.0%，但在型材行業使用一般控制在0.4%以内,如水份過高會在型材擠出過程中造成氣泡,形成劃痕,影響型材外觀。

6.3.3碳酸鈣對塑料老化的影響

作為高分子聚合物，在光、熱等環境條件下會發生分子鍊的斷裂，同時有可能産生接枝或交聯反應，宏觀上表現為力學性能下降，這種現象稱之為老化。

在光的作用下聚乙烯塑料薄膜極易發生老化。針對聚乙烯光老化機理研制生産了光穩定劑。當碳酸鈣加入到聚乙烯中制成薄膜後，對其老化性能影響是決定我們如何在地膜或與陽光頻繁接觸的聚乙烯或聚丙烯塑料制品中使用碳酸鈣的問題。

實驗表明含有碳酸鈣或滑石粉的聚乙烯薄膜在日光暴曬過程中，達到一定值羰基指數（CI）的時間都少于純聚乙烯薄膜，表明碳酸鈣的存在對聚乙烯薄膜的老化是有一定寸進作用的，見下表列出碳酸鈣改性母料填充PE薄膜在人工加速氙燈老化前後力學性能的變化數據。檢測結果表明随着碳酸鈣用料增加，在同樣老化條件下，填充PE薄膜老化速度加快。

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