輕鈣和重鈣的區(qū)別及工業(yè)填充中的應(yīng)用
眾所周知，無論是重質(zhì)碳酸鈣（簡稱重鈣）還是輕質(zhì)碳酸鈣（簡稱輕鈣）都是塑料工業(yè)中使用數(shù)量大、應(yīng)用面廣的粉體填料，碳酸鈣作為廉價的填充材料其經(jīng)濟性是不言而喻的。多年的應(yīng)用實踐表明，碳酸鈣不僅可以降低塑料制品的原材料成本，而且還具有改善塑料材料某些性能的作用。
輕鈣和重鈣的區(qū)別
輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣的區(qū)分一直是困擾多數(shù)人的問題，下面介紹了輕鈣和重鈣的13個區(qū)分點。
1、來源方式不同
輕質(zhì)碳酸鈣是化學(xué)合成的碳酸鈣，又稱沉淀碳酸鈣、膠體碳酸鈣或者活性碳酸鈣，甚至可以生產(chǎn)出納米碳酸鈣，簡稱輕鈣。它是將石灰石原料煅燒生成石灰和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳，其主要成分氫氧化鈣，通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸鈣沉淀，經(jīng)脫水、干燥和粉碎制得，或者由碳酸納和氯化鈣進行復(fù)分解反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，經(jīng)脫水、干燥和粉碎制得。重質(zhì)碳酸鈣簡稱重鈣，是用機械方法直接粉碎天然的方解石、大理石、白堊、貝殼等制得。
2、 堆積密度不同
重鈣與輕鈣明顯的區(qū)別就在于產(chǎn)品的堆積密度不同，重鈣產(chǎn)品的堆積密度大，一般為0.8～1.3g/cm3；而輕鈣產(chǎn)品的堆積密度較小，多為0.5～0.7g/cm3；一些納米碳酸鈣產(chǎn)品的堆積密度甚至更低，可以達到0.28g/cm3左右。由產(chǎn)品的包裝體積也可以粗略分辨出重鈣和輕鈣產(chǎn)品，一般重鈣產(chǎn)品多為25kg/包，產(chǎn)品包裝體積較小，而同等質(zhì)量的輕鈣產(chǎn)品包裝體積明顯較大，一些納米碳酸鈣產(chǎn)品還采用15kg/包或20kg/包的包裝。
習(xí)慣上我們常用沉降體積來衡量碳酸鈣密度的大小，沉降體積是單位質(zhì)量的碳酸鈣在100ml水中振蕩并靜置3h后所具有的體積（ml），沉降體積越大說明產(chǎn)品粒度越小、密度越輕、產(chǎn)品質(zhì)量越高。重質(zhì)碳酸鈣的沉降體積為1.1～1.4ml/g，輕質(zhì)碳酸鈣的沉降體積為2.4～2.8ml/g，納米輕質(zhì)碳酸鈣的沉降體積為3.0～4.0ml/g，通過沉降體積的不同可以初步判斷輕質(zhì)碳酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣和納米碳酸鈣。
其實重鈣和輕鈣的復(fù)合制品的真實密度相差不大，一般重鈣真實密度為2.6-2.9 g/cm3，而輕鈣為2.4-2.6 g/cm3。也有人說兩者真實密度一樣，只是堆積密度不同。究其原因是因為輕鈣的顆粒形狀為紡錘形或者棗核形，占用體積比較大；而重鈣的外觀形狀為塊狀居多，占用體積比較小。
3、白度大小不同
由于重鈣產(chǎn)品相對雜質(zhì)較多，因此產(chǎn)品白度一般為89%～93%，極少數(shù)的產(chǎn)品能達到95%。而輕鈣產(chǎn)品因為化學(xué)合成制成，去除了很多雜質(zhì)，產(chǎn)品純凈度很高，因此白度多為92%～95%，部分產(chǎn)品可以達到96%～97%，這也是輕鈣產(chǎn)品多用于淺色制品填充的主要原因。
4、水分含量不同
重鈣產(chǎn)品水分一般為0.2%～0.3%，水分含量比較低同時也較為穩(wěn)定，一些的重鈣產(chǎn)品水分甚至可以達到0.1%左右。普通輕鈣產(chǎn)品水分0.3%～0.8%，有時會有一定的波動不太穩(wěn)定。傳統(tǒng)上重、輕鈣的區(qū)分就是用水份儀器測試水分，水分大到接近1%就是輕鈣，小到0.1%以下為重鈣。
5、粒徑大小不同
重鈣產(chǎn)品的粒徑為0.5～45um不等，產(chǎn)品粒徑因粉碎設(shè)備不同而不同。普通輕鈣產(chǎn)品的粒徑一般為0.5～15um，因顆粒形狀為紡錘形難以準(zhǔn)確測定，一般是一個范圍；輕鈣中的納米碳酸鈣粒徑更細，尺寸一般為20～200nm。普通輕質(zhì)碳酸鈣的粒度一般在2500目左右，可以滿足PVC管材和型材的性能需要，所以從粒度上考慮傳統(tǒng)上PVC管材和型材都選用輕質(zhì)碳酸鈣。以前因粉碎設(shè)備的限制，重質(zhì)碳酸鈣達不到這個細度，現(xiàn)在重質(zhì)碳酸鈣的粒度完全可以滿足需要，甚至比輕質(zhì)碳酸鈣更細，所以現(xiàn)在PVC管材和型材兩者都可以選用。
6、氣味不同
輕鈣因石灰石煅燒后去除掉很多雜質(zhì)一般來說白度較高，純度也較高，但國內(nèi)的輕鈣很多因為氧化鈣反應(yīng)不完全，殘留有石灰氣味，如果用于食品行業(yè)，如填充餅干則會有嗆人的氣味，而重鈣沒有。另外，過多的氧化鈣會造成產(chǎn)品在水性體系偏堿性或者PH值不好調(diào)節(jié)，導(dǎo)致成品不穩(wěn)定。
此外，兩者的磷酸含量不同，輕鈣中有時為了調(diào)整PH值處于合理范圍需要加入少量磷酸，而重鈣則沒有。
7、顆粒形狀不同
重鈣產(chǎn)品由于采用機械粉碎和分級，顆粒形態(tài)一般多為立方體、多棱體、長方體等不規(guī)則形態(tài)，具體見圖1所示。對于不同的重鈣加工方法，碳酸鈣的微觀形狀不同，例如用擂蒙磨加工的碳酸鈣為紡錘形，用氣流磨加工的碳酸鈣為顆粒形。
用高倍顯微鏡看，普通輕鈣的顆粒較為規(guī)則，在充分分散開來的情況下通常呈紡錘形，具體見圖2所示。對于輕質(zhì)碳酸鈣，合成產(chǎn)品的顆粒形狀是可以人為控制的，可以在碳化過程中加入控制劑來實現(xiàn)控制。
圖1/圖2
8、吸油值不同
輕質(zhì)碳酸鈣的吸油值為60-90 ml/100mg，遠遠大于重質(zhì)碳酸鈣的40-60 ml/100mg，因此吸收液體性和吸收樹脂性能很，如果配方含有液體助劑，應(yīng)該選用吸油質(zhì)小的重質(zhì)碳酸，吸油值大的無機粉體，會導(dǎo)致需要處理的偶聯(lián)劑量增，例如8、吸油值不同
輕質(zhì)碳酸鈣的吸油值為60-90 ml/100mg，遠遠大于重質(zhì)碳酸鈣的40-60 ml/100mg，因此吸收液體性和吸收樹脂性能很，如果配方含有液體助劑，應(yīng)該選用吸油質(zhì)小的重質(zhì)碳酸，吸油值大的無機粉體，會導(dǎo)致需要處理的偶聯(lián)劑量增，例如碳酸鈣的吸油值由40增大到50ml/100mg，會導(dǎo)致偶聯(lián)劑用量增加30%，在PVC配方中如果選擇輕質(zhì)碳酸，就要多消耗液體助劑和PVC樹，因此從吸油值上考慮應(yīng)該盡可能選擇吸油值低的重質(zhì)碳酸鈣。
9、流動性不同
從流動性上考慮，輕質(zhì)碳酸鈣的微觀結(jié)構(gòu)為紡錘形狀，加上其自身吸油值比較大，可以將配方中促進流動的組分如潤滑劑、增塑劑、偶聯(lián)劑、分散劑等吸收，所以它的流動性不如重質(zhì)碳酸鈣，一般加入量超過25份就嚴(yán)重影響流動性，而重質(zhì)碳酸鈣為顆粒狀可以促進流動性，加入量不受限，在PVC管材配方中如果碳酸鈣添加超過25份，如果從流動性上考慮選用重質(zhì)碳酸鈣。
10、價格不同
重質(zhì)碳酸鈣的加工主要是通過機械破碎、研磨的方法實現(xiàn)的；輕質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)是通過化學(xué)反應(yīng)沉淀后制取的，后者比前者的工藝復(fù)雜的多，要求也相應(yīng)嚴(yán)格的多，因此同等粒徑的重質(zhì)碳酸鈣要比輕質(zhì)碳酸鈣便宜30%左右，如果性能允許可選擇重質(zhì)碳酸鈣更經(jīng)濟便宜。
11、改性功能不同