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轻钙和重钙的区别及工业填充中的应用
众所周知，无论是重质碳酸钙（简称重钙）还是轻质碳酸钙（简称轻钙）都是塑料工业中使用数量大、应用面广的粉体填料，碳酸钙作为廉价的填充材料其经济性是不言而喻的。多年的应用实践表明，碳酸钙不仅可以降低塑料制品的原材料成本，而且还具有改善塑料材料某些性能的作用。
轻钙和重钙的区别
轻质碳酸钙和重质碳酸钙的区分一直是困扰多数人的问题，下面介绍了轻钙和重钙的13个区分点。
1、来源方式不同
轻质碳酸钙是化学合成的碳酸钙，又称沉淀碳酸钙、胶体碳酸钙或者活性碳酸钙，甚至可以生产出纳米碳酸钙，简称轻钙。它是将石灰石原料煅烧生成石灰和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳，其主要成分氢氧化钙，通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀，经脱水、干燥和粉碎制得，或者由碳酸纳和氯化钙进行复分解反应生成碳酸钙沉淀，经脱水、干燥和粉碎制得。重质碳酸钙简称重钙，是用机械方法直接粉碎天然的方解石、大理石、白垩、贝壳等制得。
2、 堆积密度不同
重钙与轻钙明显的区别就在于产品的堆积密度不同，重钙产品的堆积密度大，一般为0.8～1.3g/cm3；而轻钙产品的堆积密度较小，多为0.5～0.7g/cm3；一些纳米碳酸钙产品的堆积密度甚至更低，可以达到0.28g/cm3左右。由产品的包装体积也可以粗略分辨出重钙和轻钙产品，一般重钙产品多为25kg/包，产品包装体积较小，而同等质量的轻钙产品包装体积明显较大，一些纳米碳酸钙产品还采用15kg/包或20kg/包的包装。
习惯上我们常用沉降体积来衡量碳酸钙密度的大小，沉降体积是单位质量的碳酸钙在100ml水中振荡并静置3h后所具有的体积（ml），沉降体积越大说明产品粒度越小、密度越轻、产品质量越高。重质碳酸钙的沉降体积为1.1～1.4ml/g，轻质碳酸钙的沉降体积为2.4～2.8ml/g，纳米轻质碳酸钙的沉降体积为3.0～4.0ml/g，通过沉降体积的不同可以初步判断轻质碳酸钙、重质碳酸钙和纳米碳酸钙。
其实重钙和轻钙的复合制品的真实密度相差不大，一般重钙真实密度为2.6-2.9 g/cm3，而轻钙为2.4-2.6 g/cm3。也有人说两者真实密度一样，只是堆积密度不同。究其原因是因为轻钙的颗粒形状为纺锤形或者枣核形，占用体积比较大；而重钙的外观形状为块状居多，占用体积比较小。
3、白度大小不同
由于重钙产品相对杂质较多，因此产品白度一般为89%～93%，极少数的产品能达到95%。而轻钙产品因为化学合成制成，去除了很多杂质，产品纯净度很高，因此白度多为92%～95%，部分产品可以达到96%～97%，这也是轻钙产品多用于浅色制品填充的主要原因。
4、水分含量不同
重钙产品水分一般为0.2%～0.3%，水分含量比较低同时也较为稳定，一些的重钙产品水分甚至可以达到0.1%左右。普通轻钙产品水分0.3%～0.8%，有时会有一定的波动不太稳定。传统上重、轻钙的区分就是用水份仪器测试水分，水分大到接近1%就是轻钙，小到0.1%以下为重钙。
5、粒径大小不同
重钙产品的粒径为0.5～45um不等，产品粒径因粉碎设备不同而不同。普通轻钙产品的粒径一般为0.5～15um，因颗粒形状为纺锤形难以准确测定，一般是一个范围；轻钙中的纳米碳酸钙粒径更细，尺寸一般为20～200nm。普通轻质碳酸钙的粒度一般在2500目左右，可以满足PVC管材和型材的性能需要，所以从粒度上考虑传统上PVC管材和型材都选用轻质碳酸钙。以前因粉碎设备的限制，重质碳酸钙达不到这个细度，现在重质碳酸钙的粒度完全可以满足需要，甚至比轻质碳酸钙更细，所以现在PVC管材和型材两者都可以选用。
6、气味不同
轻钙因石灰石煅烧后去除掉很多杂质一般来说白度较高，纯度也较高，但国内的轻钙很多因为氧化钙反应不完全，残留有石灰气味，如果用于食品行业，如填充饼干则会有呛人的气味，而重钙没有。另外，过多的氧化钙会造成产品在水性体系偏碱性或者PH值不好调节，导致成品不稳定。
此外，两者的磷酸含量不同，轻钙中有时为了调整PH值处于合理范围需要加入少量磷酸，而重钙则没有。
7、颗粒形状不同
重钙产品由于采用机械粉碎和分级，颗粒形态一般多为立方体、多棱体、长方体等不规则形态，具体见图1所示。对于不同的重钙加工方法，碳酸钙的微观形状不同，例如用擂蒙磨加工的碳酸钙为纺锤形，用气流磨加工的碳酸钙为颗粒形。
用高倍显微镜看，普通轻钙的颗粒较为规则，在充分分散开来的情况下通常呈纺锤形，具体见图2所示。对于轻质碳酸钙，合成产品的颗粒形状是可以人为控制的，可以在碳化过程中加入控制剂来实现控制。
图1/图2
8、吸油值不同
轻质碳酸钙的吸油值为60-90 ml/100mg，远远大于重质碳酸钙的40-60 ml/100mg，因此吸收液体性和吸收树脂性能很，如果配方含有液体助剂，应该选用吸油质小的重质碳酸，吸油值大的无机粉体，会导致需要处理的偶联剂量增，例如8、吸油值不同
轻质碳酸钙的吸油值为60-90 ml/100mg，远远大于重质碳酸钙的40-60 ml/100mg，因此吸收液体性和吸收树脂性能很，如果配方含有液体助剂，应该选用吸油质小的重质碳酸，吸油值大的无机粉体，会导致需要处理的偶联剂量增，例如碳酸钙的吸油值由40增大到50ml/100mg，会导致偶联剂用量增加30%，在PVC配方中如果选择轻质碳酸，就要多消耗液体助剂和PVC树，因此从吸油值上考虑应该尽可能选择吸油值低的重质碳酸钙。
9、流动性不同
从流动性上考虑，轻质碳酸钙的微观结构为纺锤形状，加上其自身吸油值比较大，可以将配方中促进流动的组分如润滑剂、增塑剂、偶联剂、分散剂等吸收，所以它的流动性不如重质碳酸钙，一般加入量超过25份就严重影响流动性，而重质碳酸钙为颗粒状可以促进流动性，加入量不受限，在PVC管材配方中如果碳酸钙添加超过25份，如果从流动性上考虑选用重质碳酸钙。
10、价格不同
重质碳酸钙的加工主要是通过机械破碎、研磨的方法实现的；轻质碳酸钙的生产是通过化学反应沉淀后制取的，后者比前者的工艺复杂的多，要求也相应严格的多，因此同等粒径的重质碳酸钙要比轻质碳酸钙便宜30%左右，如果性能允许可选择重质碳酸钙更经济便宜。
11、改性功能不同
重、轻碳酸钙两者改性效果区分有细微区别，重质碳酸钙对拉伸强度较强，而轻质碳酸钙对冲击强度和刚性较优，一般用轻钙的塑料表面更光滑一些，而且密度会低一些；使用重钙塑料加工流动性要顺滑一些，而且粒径较小的重钙填充塑料性能也稳定。
12、颜色可控度不同
对于重质碳酸钙而言不同产地碳酸钙所发出的底色不同，破碎和细化也不会改变。如四川碳酸钙底色发蓝色，广西碳酸钙底色发红色、江西碳酸钙底色发青色等等。而对于轻质碳酸钙，因为它为化学合成法人工制成，在合成的过程中可以控制其产生晶型的种类，所有就可以控制其颜光的类型。
在具体配色时，碳酸钙的颜色光要与主着光泽一致，例如带蓝光的碳酸钙会消除黄色颜料的着力。也经常利用带蓝光的碳酸钙，去消除在黄光的制品轻质碳酸钙带有蓝光，我们一般常用它加入PVC制品中消除其自身带有的黄光。这也是以前PVC很喜欢选择添加轻质碳酸钙而不选择重质碳酸钙的其中一个原因。
13、PH值大小不同
轻质碳酸钙的PH值为9-10，而重质碳酸钙的PH值为8-9，也就是说轻质碳酸钙的碱性比重质碳酸钙强一些，在碳酸钙复合制品燃烧过程中，更容易吸收酸性分解气体。因此，碳酸钙复合制品焚烧低毒气的原因为碳酸钙本身呈现碱性，可以吸收燃烧产生的HCI、H2S等酸性气体，消除酸性能物质遇氯元素产生二噁英的隐患。
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