碳酸钙按形态分为无规则体、纺锤形、针形、球形、链锁形、片形、偏三角形和菱形六面体形、无定形等形态，不同形态的碳酸钙，其应用领域和功能各不相同。
　　例如：塑料、橡胶制品需要链状和针状碳酸钙，涂料一般用立方形碳酸钙作填充剂，卷烟纸需要纺锤形碳酸钙，硅酮密封胶和塑料膜需要纳米级立方形碳酸钙，油墨需要立方形或球形碳酸钙，陶瓷行业要求高纯、微细球形碳酸钙。
 

 
▲不同晶型碳酸钙SEM照片

　　由于球形碳酸钙具有良好的平滑性、流动性、分散性和耐磨性等特性，故而被广泛应用在橡胶、涂料油漆、油墨、医药、牙膏和化妆品等领域。

1、球形碳酸钙的制备方法

　　目前，球形碳酸钙的制备方法主要有碳化法、复分解法、微乳液法和凝胶法等。
　　以碳化法为例，碳酸钙晶体的生长与形貌的形成主要发生在碳化阶段，可通过反应温度、Ca（OH）₂浓度、CO₂流量、晶体生长抑制剂等因素加以控制，根据抑制剂和相关条件的不同，可得到球形碳酸钙产品。
　　研究表明：采用小气泡及CO₂含量较高的混合气体有利于形成超细碳酸钙，晶形控制剂加入的时间越早，所得到的球形碳酸钙晶体的形貌越好、粒径越小。
　　常用的晶形控制剂有ZnCl2、MgCl2或EDTA（乙二胺四乙酸）、柠檬酸、H₂O₂、乙醇胺、硅酸钠、丝素蛋白酶解液、D-葡萄糖酸钠、羧甲基纤维素钠等。
 

▲以柠檬酸为晶型控制剂制备球形碳酸钙的机理

　　另有美国专利报道，可分四阶段碳化制备球形碳酸钙：第一阶段采用大气液比碳化；第二阶段当碳化率到4%-6%时加入可溶性的磷酸化合物，使用较小的气量进行炭化；第三阶段，当碳化率达到15%左右时，加入稀释水接着进行大气量碳化；第四阶段接着加入一部分含有磷酸化合物的Ca（OH）₂浆料，继续碳化直至结束，即可得到球形碳酸钙。
 
2、国外球形碳酸钙质量指标及应用前景
 
　　国外开发的低光泽纸专用球形碳酸钙白度为94.3，-2μm含量为13%，平均粒径为3.5μm，比表面积为4.5g/m2，具有白度高、易分散、油墨吸收性良好、粒径分布窄等优良特性，其2-5μm的粒子占比约为67%，晶体形状为较规则球形。与其他无光纸用颜料相比，使用球形碳酸钙可获得光学指标、物理性能及印刷适性之间的平衡，并且不会产生印刷斑点。
　　因此，球形碳酸钙是一种生产低光泽涂布纸的优良颜料，可以代替现行涂料配方中的几种颜料，提高低光泽涂布纸质量，降低生产的复杂性，将会有广阔的市场前景。
　　此外，球形碳酸钙因具有良好的渗透性、流动性、平滑性、稳定性等特点，在涂料和高档油墨等行业中应用较多；球形碳酸钙可以添加到润滑油中，起到纳米轴承的作用，使其润滑性能大大提高，也可用于电子陶瓷的生产，生物医药载体的研究等。
　　目前，碳化法制备球形碳酸钙是生产企业和科研院所关注和研究的重点，另外也有一些企业通过湿法超细研磨制备出了椭球形碳酸钙粉体材料。未来，对粒子大小和形貌的有效调控将成为碳酸钙被广泛应用的关键技术。
 
来源：低光泽涂布纸专用球形轻质碳酸钙，作者：王玉珑等；碳化法制备球形碳酸钙的研究，作者：彭玉娇；碳酸钙微球的制备及其机理，作者：陈继伟
编辑整理：粉体技术网
 

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