碳酸钙——体质颜料“性价比之王”

导读

近年来，随着非金属矿行业的加工工艺的不断发展与进步，人们不再仅仅关注矿物填料的骨架填充作用，而是更多地关注其功能性，如增加硬度、提高遮盖、耐腐蚀性以及耐热温度等功能，因此非金属矿物填料在涂料中的应用也受到了越来越多的重视，非金属矿物的功能性也由此体现。而碳酸钙粉作为常用的非金属矿填料，在涂料中发挥着重要的作用。

众所周知，涂料一般由四种基本成分：成膜物质（树脂、乳液）、颜料（包括体质颜料）、溶剂和添加剂（助剂）。其中颜料在涂料中主要起到赋予涂层色彩和提供遮盖力的作用。颜料可以分为着色颜料和体质颜料，前者主要负责色彩表现，而体质颜料也称填料，主要用于改善涂层的厚度和功能性，非金属矿粉体在涂料中大多用作填料。

碳酸钙粉是最常用的非金属矿粉体填料，得益于其极高的性价比，这个“最常用”没有之一，碳酸钙具有细腻、均匀、白度高、光学性能好等优点，添加在水性涂料中，可大大改善体系的补强性、透明性、触变性、流平性，明显提高涂料的耐沾污性、耐洗刷性、附着力，且具有防沉降作用。

根据生产工艺和使用性能的不同，可分为重质碳酸钙、轻质碳酸钙和纳米碳酸钙。

重质碳酸钙

重质碳酸钙由于其廉价、易得，白度好、吸油量较低、比重适中、分散性好等一系列优点，成为涂料工业中最主要的填充料，对降低成本有极大的帮助，被广泛的应用于乳胶漆、防水涂料、轻防腐工业漆、地坪漆、木器漆以及粉末涂料等涂料细分领域。但是由不同原矿加工生产得到的重质碳酸钙由于存在纯度、颗粒致密性、堆积密度等区别，因此在涂料中其遮盖力、耐洗刷、光泽度、加工流动性以及稳定性等都有所区别。

徐永华、甘昆秀等对比研究了不同重质碳酸钙在乳胶漆、无机涂料以及聚酯粉末涂料中的应用情况发现，在内墙乳胶漆中选用以大方解石为原矿生产的重质碳酸钙，其对比率及耐洗刷性能均优于小方解石及白云石生产的重质碳酸钙；在无机内墙涂料中采用白云石为原矿生产的重质碳酸钙，其稳定性较差，不宜应用在无机内墙涂料中，而采用方解石为原矿生产的重质碳酸钙在无机内墙涂料中稳定性较好，在聚酯粉末涂料中，以白云石为原矿生产的重质碳酸钙，其加工性、漆膜光泽度、漆膜白度和对比率等性能均显著优于同规格的小方解石和大方解石产品。

轻质碳酸钙

轻质碳酸钙的特点是密度小、颗粒细，但稳定性较差，由于具有优异的悬浮性和干膜遮盖力，早年间被广泛应用于乳胶漆中，可有效改善涂料的存储悬浮性和干遮盖力，但是在轻钙生产过程中如果工艺没有控制好时，常常容易造成游离钙离子超标，容易引起乳液破乳，从而影响涂料的稳定性，因此在煅烧高岭土投入市场之后，轻质碳酸钙在建筑涂料中的应用越来越少；此外，由于轻钙的吸油量较高，流动性较差，也会用于砂纹粉末涂料产品中。

轻质碳酸钙生产工艺

纳米碳酸钙

相比于重钙或普通轻钙，纳米碳酸钙在涂料中除了有较好的补强效果，其在提高涂料的光泽度，透明性、快干性及稳定性上的优点更加明显，还可以使配方中密度较大的立德粉悬浮，防止沉降。

由于纳米碳酸钙具有较高的填充性能、卓越的增白效果和改善涂层耐久性的特点，因此在室内外墙面涂料、木器涂料等领域有广泛的应用，可提高涂料的耐污染性和抗裂强度。

同时，纳米钙还可通过空间位阻效应提高涂层的耐洗刷性和稳定性，应用在高档轿车底盘 PVC 漆中，可使 PVC 漆的触变性得到改变，抗冲击强度和喷漆固化速度得到提高。

更重要的是，纳米碳酸钙可大量取代高价的钛白粉和价格较高的胶质钙，降低基料粘合剂等其他助剂的用量，显著降低涂料的生产成本。

此外，纳米钙在一些特殊领域也有应用前景，如防腐涂料、防护性涂料以及特殊工业涂料。

当然，纳米碳酸钙具有易团聚、晶形难以控制等问题，对产品的稳定性有一定影响，需要通过粉体改性等手段来解决。

表面改性

随着改性剂种类的不断丰富和改性设备的不断发展，越来越多的改性碳酸钙产品被应用于涂料工业中，提高产品的功能性。廖海达等采用无机物（六偏磷酸钠）作为改性剂，机械化学力和水热法相结合的工艺对超细碳酸钙进行改性，应用于水性塑胶涂料中可显著提升产品的分散性、硬度和力学性能；王杰，何毅等采用 ＫＨ－５６０ 对碳酸钙进行表面改性应用于水性木器漆和环氧涂料中时，可提高水性木器漆涂膜的硬度、附着力和抗冲击性能，改善环氧涂层的相容性、耐腐蚀性和热稳定性；伍林伟等研究了添加不同改性剂的重质碳酸钙在环氧聚酯粉末涂料中对产品的影响，以硬脂酸和偶联剂改性的重质碳酸钙，其加工性、漆膜光泽度与普通碳酸钙相比均有明显提升，采用偶联剂改性的碳酸钙对漆膜的冲击强度和附着力均有提升。

参考资料：《几种非金属矿物在建筑涂料改性中的应用》、《重质碳酸钙应用于建筑涂料中的研究进展》

编辑整理：中国非金属矿信息平台（chinanmi）

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（三）无机粉体在塑料中的应用

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3. 无机材料在降解塑料中的应用及发展趋势

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（四）无机粉体在涂料中的应用

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2. 颜填料在涂料中的主要作用

3. 颜填料影响涂料性能的主要因素

4. 涂料对颜填料的要求

5. 颜填料稳定分散

6. 颜填料的改性

7. 颜填料与漆料之间的界面作用

8. 颜填料在涂料中的遮盖力问题

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