生产工艺-碳酸钙
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制备方法分：
重质碳酸钙（Ground Calcium Carbonate）简称GCC 轻质碳酸钙（Light Calcium Carbonate）简称LCC 纳米碳酸钙（Nano-Precipiated Calcium Carbonate）简称NPCC
结晶结构上分：
方解石型、文石型和球霰石型三种同分异构体。当加热文石型时转变成 方解石型、方解石研磨可生成文石型。
（3）油漆行业：碳酸钙在油漆行业中用量较大，是不可缺少的骨架， 在稠漆中用量为30%。
（4）水性涂料行业：能使涂料不沉降，易分散、光泽好等特性，在水 性涂料中用量为20~60%。
（5）其他行业：提高纸张的强度、白度，且成本较低；在电缆中能起 到一定的绝缘作用。
碳酸钙简介
理化性质 制备方法 粒径范围（µm）
（1）钛酸酯偶联剂
钛酸酯偶联剂主要与粉体材料表面的自由质子形成化学键 ，主要是Ti-O键。
碳酸钙的改性
钛酸酯偶联剂在无机粒子表面的作用机理模型
碳酸钙的改性
（2）硅烷偶联剂
式是中一R类代具表有与特聚殊合结物构分的子低有分亲子和有力机或硅反化应合能物力。的其活通性式官为能R团SiX，3，如 氨基、乙烯基、环氧基、酰胺基、胺丙基等；X代表能够水解的 环氧基（如卤素、烷氧基、酰氧基等）。
（2）粒度分布窄。 （3）粒径小，平均粒径一般为1~3µm。
碳酸钙简介
3. LCC的应用：
（1）橡胶行业：可以增加制品的容积，节约天然橡胶达到降低成本的 目的。可以提高抗张强度、耐磨性、撕裂强度，有显著的补强作用 ，同时可以调整稠度。
（2）塑料行业：对塑料制品尺寸的稳定性有很大作用，提高制品的硬 度、表面光泽和表面平整度，还可以取代昂贵的白色颜料起到一定 的增白作用。
碳酸钙简介
• GCC的介绍
1. 制备方法： 其生成工艺流程有两种。干法生产工艺流程：首先手选从采石场 运来的方解石、石灰石、白垩、贝壳等，然后用破碎机对石灰石 进行粗破碎，再用雷蒙磨（摆式）粉碎得到细石灰石粉，最后用 分级机对磨粉进行分级，符合粒度要求的粉末作为产品包装入库 ，否则返回磨粉机再次磨粉。湿法生产工艺流程：先将干法细粉 制成悬浮液置于磨机内进一步粉碎，经脱水、干燥后便制得超细 重质碳酸钙。
• 分类
按粒径大小与其在制品中反映出的性能可分为五类：
①微粉 （＞5µm ，增量剂）； ②超微粉（1～5µm，半补强-增量剂)； ③微细 （0.1 ～1µm，半补强剂）； ④超细 （0.02 ～0.1µm，补强剂）； ⑤超微细（＜0.02µm，具有透明或半透明性质 ）
按外观形态分： 立方形、纺锤形、球形、连锁状、片状、纤维状、针状和
多组分硅烷偶联剂与CaCO3表面反应机理一般为：
RSi(OR ' )3 H 2O RSi(OH )3 3R' OH
O
O
Si
R
OH
O
+2RSi(OH)3
OH
O
O
Si
R
O
碳酸钙的改性
硅烷偶联剂使用方法：
一是将硅烷偶联剂配成水溶液，用它处理无机粒子后再与有 机高聚物或树脂混合，即预处理法；另一种方法是将硅烷偶联 剂与无机粒子及有机高聚物基料混合（即迁移法）。前一种方 法处理效果较好，而后一种工艺简单。
第五章 碳酸钙
主要内容
• 碳酸钙简介 • 碳酸钙的表面处理 • 纳米碳酸钙的应用
一、碳酸钙简介
• 俗称：石灰石、石粉，是一种化合物，呈碱性，基本上不 溶于水，溶于酸。
• 化学式:CaCO3 • 相对分子质量:100.09 • 性状:白色粉末或无色结晶。无气味。无味。 • 密度:2.93
• 分类
硅烷偶联剂的用量与偶联剂的品种及填料的比表面积等有关 ，可按下式计算：
偶联剂用量＝填料量 填料比表面积(m2 / g) 偶联剂最小包覆面积(m2 / g)
无定形态等。
碳酸钙的用途
• 碳酸钙是一种主要的无机填料
• 广泛用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、建材、日用化 工、医药、食品、饲料等行业，随着上述行业高速发展， 碳酸钙产品向着粒径超细化，晶型多样化及表面改性方向 发展，使其既具有填充作用又具有补强性
碳酸钙的工业生产发展
• 碳酸钙自被用于工业生产，已有100 多年的历史了，目前世 界总产量约800 万吨/年近几年以10%~15%的速度递增，总 产量达3000 万t/a。预计2017年全球碳酸钙产能将达到1.14亿 t/a
• 中国碳酸钙生产总量达1800万吨/年。生产企业800家。
碳酸钙发展趋势
• 功能化、专用化将成为碳酸钙发展的趋势，并且产品结构也将 发生很大变化。高档产品如纳米级碳酸钙、超微细碳酸钙、医 用级和食品级碳酸钙；各种表面改性的专用碳酸钙，如天然橡 胶专用、合成橡胶专用、涂料专用等碳酸钙，纺锤形、立方形 、链锁形、菱形、晶形等各种晶形碳酸钙，必将大量投放市场 ，以满足市场需求。
沉降体积：1.2~1.9mL/g
Βιβλιοθήκη Baidu
碳酸钙简介
2. 重钙的特点
重质碳酸钙的形貌不规则，颗粒大小差异大，且颗粒有棱角、表面粗糙，粒径分 布较宽，粒径大，平均粒径一般为1~10µm。重钙按其原始平均粒径分为：粗磨 碳酸钙（> 3µm）、细磨碳酸钙（1~3µm）、超细碳酸钙（0.5~1µm）。
3. 应用
重钙通常用作填料，广泛用于人造地砖、橡胶、塑料、造纸、涂料、油漆、油墨 、电缆、建筑用品、食品、医药、纺织、饲料、牙膏等日用化工行业，作填充剂 起到增加产品的体积，降低生产成本的作用。
碳酸钙简介
• LCC的介绍
1. 制备方法： 其制备方法主要是采用间歇鼓泡碳化法或连续喷雾 碳化法，经气固液三相碳化反应，最后碳酸钙沉淀 经脱水、干燥和粉碎得到LCC。 沉降体积：＞2.5mL/g
碳酸钙简介
2. LCC的特点：
（1）颗粒形状规则，可视为单分散粉体，但可以是多种形状 ，如纺锤形，立方形、针状、连锁状、球形、片状等。这 些不同形状的碳酸钙可以通过控制反应条件制得。
GCC 与LCC理化性质的比较 GCC 粉碎 1~10
沉降体积（mL/g）
1.2~1.9
LCC 化学沉淀
1~3 ＞2.5
比表面积（m2/g）
1
吸油值（mL/100g）
48
5 60~90
形貌
无规则
形貌可控
二、碳酸钙的表面处理
碳酸钙的改性
改性剂种类
1. 偶联剂 偶联剂是连接胶黏剂、聚合物基体与无机纳米粒子之间的 桥梁。
重质碳酸钙（Ground Calcium Carbonate）简称GCC 轻质碳酸钙（Light Calcium Carbonate）简称LCC 纳米碳酸钙（Nano-Precipiated Calcium Carbonate）简称NPCC
结晶结构上分：
方解石型、文石型和球霰石型三种同分异构体。当加热文石型时转变成 方解石型、方解石研磨可生成文石型。
（3）油漆行业：碳酸钙在油漆行业中用量较大，是不可缺少的骨架， 在稠漆中用量为30%。
（4）水性涂料行业：能使涂料不沉降，易分散、光泽好等特性，在水 性涂料中用量为20~60%。
（5）其他行业：提高纸张的强度、白度，且成本较低；在电缆中能起 到一定的绝缘作用。
碳酸钙简介
理化性质 制备方法 粒径范围（µm）
（1）钛酸酯偶联剂
钛酸酯偶联剂主要与粉体材料表面的自由质子形成化学键 ，主要是Ti-O键。
碳酸钙的改性
钛酸酯偶联剂在无机粒子表面的作用机理模型
碳酸钙的改性
（2）硅烷偶联剂
式是中一R类代具表有与特聚殊合结物构分的子低有分亲子和有力机或硅反化应合能物力。的其活通性式官为能R团SiX，3，如 氨基、乙烯基、环氧基、酰胺基、胺丙基等；X代表能够水解的 环氧基（如卤素、烷氧基、酰氧基等）。
（2）粒度分布窄。 （3）粒径小，平均粒径一般为1~3µm。
碳酸钙简介
3. LCC的应用：
（1）橡胶行业：可以增加制品的容积，节约天然橡胶达到降低成本的 目的。可以提高抗张强度、耐磨性、撕裂强度，有显著的补强作用 ，同时可以调整稠度。
（2）塑料行业：对塑料制品尺寸的稳定性有很大作用，提高制品的硬 度、表面光泽和表面平整度，还可以取代昂贵的白色颜料起到一定 的增白作用。
碳酸钙简介
• GCC的介绍
1. 制备方法： 其生成工艺流程有两种。干法生产工艺流程：首先手选从采石场 运来的方解石、石灰石、白垩、贝壳等，然后用破碎机对石灰石 进行粗破碎，再用雷蒙磨（摆式）粉碎得到细石灰石粉，最后用 分级机对磨粉进行分级，符合粒度要求的粉末作为产品包装入库 ，否则返回磨粉机再次磨粉。湿法生产工艺流程：先将干法细粉 制成悬浮液置于磨机内进一步粉碎，经脱水、干燥后便制得超细 重质碳酸钙。
• 分类
按粒径大小与其在制品中反映出的性能可分为五类：
①微粉 （＞5µm ，增量剂）； ②超微粉（1～5µm，半补强-增量剂)； ③微细 （0.1 ～1µm，半补强剂）； ④超细 （0.02 ～0.1µm，补强剂）； ⑤超微细（＜0.02µm，具有透明或半透明性质 ）
按外观形态分： 立方形、纺锤形、球形、连锁状、片状、纤维状、针状和
多组分硅烷偶联剂与CaCO3表面反应机理一般为：
RSi(OR ' )3 H 2O RSi(OH )3 3R' OH
O
O
Si
R
OH
O
+2RSi(OH)3
OH
O
O
Si
R
O
碳酸钙的改性
硅烷偶联剂使用方法：
一是将硅烷偶联剂配成水溶液，用它处理无机粒子后再与有 机高聚物或树脂混合，即预处理法；另一种方法是将硅烷偶联 剂与无机粒子及有机高聚物基料混合（即迁移法）。前一种方 法处理效果较好，而后一种工艺简单。
第五章 碳酸钙
主要内容
• 碳酸钙简介 • 碳酸钙的表面处理 • 纳米碳酸钙的应用
一、碳酸钙简介
• 俗称：石灰石、石粉，是一种化合物，呈碱性，基本上不 溶于水，溶于酸。
• 化学式:CaCO3 • 相对分子质量:100.09 • 性状:白色粉末或无色结晶。无气味。无味。 • 密度:2.93
• 分类
硅烷偶联剂的用量与偶联剂的品种及填料的比表面积等有关 ，可按下式计算：
偶联剂用量＝填料量 填料比表面积(m2 / g) 偶联剂最小包覆面积(m2 / g)
无定形态等。
碳酸钙的用途
• 碳酸钙是一种主要的无机填料
• 广泛用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、建材、日用化 工、医药、食品、饲料等行业，随着上述行业高速发展， 碳酸钙产品向着粒径超细化，晶型多样化及表面改性方向 发展，使其既具有填充作用又具有补强性
碳酸钙的工业生产发展
• 碳酸钙自被用于工业生产，已有100 多年的历史了，目前世 界总产量约800 万吨/年近几年以10%~15%的速度递增，总 产量达3000 万t/a。预计2017年全球碳酸钙产能将达到1.14亿 t/a
• 中国碳酸钙生产总量达1800万吨/年。生产企业800家。
碳酸钙发展趋势
• 功能化、专用化将成为碳酸钙发展的趋势，并且产品结构也将 发生很大变化。高档产品如纳米级碳酸钙、超微细碳酸钙、医 用级和食品级碳酸钙；各种表面改性的专用碳酸钙，如天然橡 胶专用、合成橡胶专用、涂料专用等碳酸钙，纺锤形、立方形 、链锁形、菱形、晶形等各种晶形碳酸钙，必将大量投放市场 ，以满足市场需求。
沉降体积：1.2~1.9mL/g
Βιβλιοθήκη Baidu
碳酸钙简介
2. 重钙的特点
重质碳酸钙的形貌不规则，颗粒大小差异大，且颗粒有棱角、表面粗糙，粒径分 布较宽，粒径大，平均粒径一般为1~10µm。重钙按其原始平均粒径分为：粗磨 碳酸钙（> 3µm）、细磨碳酸钙（1~3µm）、超细碳酸钙（0.5~1µm）。
3. 应用
重钙通常用作填料，广泛用于人造地砖、橡胶、塑料、造纸、涂料、油漆、油墨 、电缆、建筑用品、食品、医药、纺织、饲料、牙膏等日用化工行业，作填充剂 起到增加产品的体积，降低生产成本的作用。
碳酸钙简介
• LCC的介绍
1. 制备方法： 其制备方法主要是采用间歇鼓泡碳化法或连续喷雾 碳化法，经气固液三相碳化反应，最后碳酸钙沉淀 经脱水、干燥和粉碎得到LCC。 沉降体积：＞2.5mL/g
碳酸钙简介
2. LCC的特点：
（1）颗粒形状规则，可视为单分散粉体，但可以是多种形状 ，如纺锤形，立方形、针状、连锁状、球形、片状等。这 些不同形状的碳酸钙可以通过控制反应条件制得。
GCC 与LCC理化性质的比较 GCC 粉碎 1~10
沉降体积（mL/g）
1.2~1.9
LCC 化学沉淀
1~3 ＞2.5
比表面积（m2/g）
1
吸油值（mL/100g）
48
5 60~90
形貌
无规则
形貌可控
二、碳酸钙的表面处理
碳酸钙的改性
改性剂种类
1. 偶联剂 偶联剂是连接胶黏剂、聚合物基体与无机纳米粒子之间的 桥梁。