重質(zhì)碳酸鈣

　　1 概述

　　重質(zhì)碳酸鈣( 俗稱重鈣) 是世界涂料工業(yè)的填料，我國目前涂料用重鈣估計用量在40萬t以上，其中建筑涂料、紙張涂料、粉末涂料是重鈣消耗多的領(lǐng)域。

　　由于重鈣應(yīng)用的場所多數(shù)對細(xì)度要求不是很苛刻，所以目前市場上出現(xiàn)的重鈣一般都未經(jīng)過表面處理。但粉末涂料由于流動性差，一般應(yīng)將超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣進行表面改性，改性劑多采用一些偶聯(lián)劑如鈦酸酯等，或磷酸、表面活性劑、硫酸鋁與六偏磷酸鈉等，有時脂肪酸一并被考慮，近來出現(xiàn)一些使用高聚物作表面處理劑。

　　通過改性，碳酸鈣的用量可增加20%～50%，且光澤、流平性均增加。由于重質(zhì)碳酸鈣無毒，在要求無毒的粉末涂料中很有市場基礎(chǔ)，如童車、玩具等。

　　2 應(yīng)用

　　(1) 在建筑涂料領(lǐng)域，使用重鈣的最主要目的是降低配方成本，特別是對于超微細(xì)重鈣(12μm)，它可以代替部分鈦白顏料(一般認(rèn)為，這時由于超微細(xì)化的重鈣促進了鈦白的分散) ，由于吸油值相對較低，較高的硬度、白度、遮蓋力賦予涂料成膜后具有較好的硬度、耐磨性，而且當(dāng)粉體粒徑在1μm 左右時，重鈣對光澤的影響相對較小，這時重鈣可用于高光澤涂料，且易于流動而促進涂料加工，樹脂的用量亦相對下降。

　　重鈣的填充率高，用于底漆和膩子，可以填充孔穴，使底漆與膩子的打磨性、面漆的光澤提高。而面漆中使用微細(xì)化重鈣后，涂層的耐化學(xué)品性、明度、光澤、流平性、硬度、色澤穩(wěn)定性(耐候性的影響)等均有改善。

　　建筑涂料中使用的重鈣由于大多考慮的是替代鈦白顏料，因而硬度要求較高，一般應(yīng)不低于95%，而微細(xì)化重鈣應(yīng)在97% 左右。對于外墻涂料，考慮到SiO2對涂層耐候性的影響不利，重鈣中的SiO2含量應(yīng)盡可能低(一般在5%以下)。

　　(2) 在防腐蝕涂料中，重鈣往往是與輕鈣拼用的，重鈣的存在只是輔助調(diào)整涂料的CPVC 值。由于容易引起沉底，而防沉劑的過多引入一般對耐水性都有一些影響。

　　(3) 紙張涂料對重鈣的要求較一般涂料要高一些。其對細(xì)度、白度的要求均較一般涂料要高，據(jù)報道在紙漿中使用重鈣較輕鈣具有更好的補強作用。

　　由于重鈣在酸性條件下不穩(wěn)定，一般適于堿性造紙，而使用重鈣時，紙張的白度、不透明性、適印性等均較含滑石粉的酸性紙明顯提高。

　　從目前情況看，堿性施膠造紙是造紙工業(yè)的發(fā)展趨勢，因而重鈣在紙漿涂料中的前景很好。作為紙張涂料級使用的重鈣，粒徑一般控制在2μm 以下。

　　輕質(zhì)碳酸鈣

　　輕質(zhì)碳酸鈣( 俗稱輕鈣) 是通過沉淀法人工合成得到的，質(zhì)地較軟，普通輕鈣一般沒有經(jīng)過表面處理，易于吸水且吸油量高，成膜物樹脂難于完全潤濕，與硬質(zhì)碳酸鈣比較更難分散。

　　相對于重鈣而言，由于輕鈣是人工合成的，晶型與組成易于控制，因而可賦予輕鈣具備多種功能，相對較高的比表面使粉體在涂層中的補強效果明顯優(yōu)于重鈣。

　　普通的輕鈣除部分用于建筑涂料、紙張涂料、粉末涂料外，主要用于防腐蝕涂料，超微細(xì)輕鈣除作為填料外，還具備一定的耐水性、緩蝕性。每年僅用于各類防腐蝕涂料( 包括船舶涂料、集裝箱涂料、車輛底漆、橋梁及鋼結(jié)構(gòu)防腐等)的輕鈣估計在10萬t以上。加上紙張涂料、建筑涂料等，每年用于涂料的輕鈣在20萬t左右。

　　目前市場上銷售的用于常規(guī)涂料的輕鈣幾乎都是未經(jīng)表面處理的，而這些輕鈣在涂料中皆易于沉底、結(jié)塊。輕鈣生產(chǎn)廠可以考慮對輕鈣進行適當(dāng)處理，處理劑的選擇當(dāng)然要慎重，絕大多數(shù)表面處理劑都可以改善輕鈣在涂料中的分散性，但由于與成膜物樹脂之間相互作用有別，只有那些處理劑與基料樹脂之間存在較好的相容性，且處理劑本身力學(xué)性能、耐化學(xué)品性、耐熱耐光等性能得到保證，處理劑才可以使用，很多文獻上都介紹了一系列處理劑，但對性能的討論不完整，其實都缺乏實用性。

　　涂料用的原料并不是唯價格是從，在性能得到提高后，涂料廠家一般更看重的是性價比。就表面處理而言，納米碳酸鈣、重鈣的處理情況類似。

　　納米碳酸鈣

　　將納米材料應(yīng)用于涂料中，由于成膜基料、顏填料及助劑等分子中存在著諸多的活性點，這些活性點可能會與納米粒子表面的活性點發(fā)生強烈的相互作用，從而有可能形成致密而穩(wěn)定的涂層，使涂膜的物理化學(xué)性能顯著提高。

　　碳酸鈣是一種無毒、無刺激、無氣味的白色軟質(zhì)填料，在涂料工業(yè)中，其易于與各類聚合物相溶，熱穩(wěn)定性好，是最常用的原料之一，在成膜物中起著骨架作用。

　　近年來隨著納米技術(shù)的興起，納米碳酸鈣作為廉價的納米顆粒，將其應(yīng)用于涂料中以期獲得涂料性 能的改善一直是涂料界關(guān)注的熱門話題之一，尤其是國內(nèi)眾多萬噸級的納米碳酸鈣生產(chǎn)線的建成，更是迫切需要尋找包括涂料在內(nèi)的一系列領(lǐng)域中獲得應(yīng)用，然而納米碳酸鈣直接應(yīng)用于涂料中，存在以下缺陷：顆粒表面能高，處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，極易團聚;碳酸鈣表面親水疏油，極性很高，在有機介質(zhì)中難以分散，與基料的結(jié)合力差，易形成界面缺陷，導(dǎo)致涂膜性能下降。與普通輕鈣、重鈣相比，納米碳酸鈣的表面處理顯得更為重要。