
活性碳酸鈣,又稱膠體碳酸鈣、改質碳酸鈣或表面處理碳酸鈣,在日本以「白岩花」為商品名銷售。其核心生產原理是利用表面改質劑對普通碳酸鈣(例如重質碳酸鈣或輕質碳酸鈣)的表面進行改質,從而形成具有特殊性能的功能性粉體。
早期的活性碳酸鈣生產主要以輕質碳酸鈣為基底。然而,輕質碳酸鈣的生產流程複雜、成本高昂,且生產過程中會產生環境污染。為了解決成本限制和環保問題,目前業界廣泛使用重質碳酸鈣作為活性碳酸鈣生產的核心基料,取代輕質碳酸鈣。
活性碳酸鈣與非活性碳酸鈣(普通碳酸鈣)的核心區別
兩者的根本差異在於表面是否經過有機改質。這種區別可以透過以下六個關鍵維度來判斷:
1. 疏水性
這是兩者之間最顯著的區別:活性碳酸鈣表麵包覆有機界面活性劑,形成高度疏水的膜;而非活性碳酸鈣(普通碳酸鈣)未經表面改性,具有親水性。
2. 流動性
活性碳酸鈣表麵包覆有表面張力較低的有機界面活性劑分子。其粉末的比表面能明顯低於非活性碳酸鈣,從而顯著降低了顆粒間的黏性阻力,使其流動性更佳,呈現順滑的液體狀。
3. 分散性差異
流動性直接決定了分散性:活性碳酸鈣與基材(如塑膠和塗料)具有優異的相容性,從而具有較強的顆粒滲透性和較高的分散均勻性。
4. 粒徑差異
有機界面活性劑會降低碳酸鈣顆粒的表面能,削弱顆粒間的黏結力。因此,活性碳酸鈣的粒徑明顯小於非活性碳酸鈣。
5. 吸油量差異
活性鈣顆粒較細,顆粒間空隙率較小。改質顆粒表面較光滑平整,因此吸油值(單位質量粉末吸收的油量)低於非活性鈣。這種吸油量差異直接影響其在塗料和橡膠等應用中的表現(例如,塗料的成膜性和橡膠的加工流動性)。
6. 碳酸鈣含量差異
活性鈣製備過程中需添加1.0%至5.0%的有機界面活性劑。因此,其純碳酸鈣含量比非活性鈣低1%至5%。此外,活性鈣顆粒越小(例如奈米級活性碳酸鈣),所需的界面活性劑用量也越大,因此碳酸鈣含量也越低。
實驗數據證實了不同改質劑的效果有明顯差異:偶聯劑(尤其是鈦酸酯偶聯劑)的改質效果優於硬脂酸及其鹽。具體表現在:
硬脂酸改質僅能提高碳酸鈣的疏水性和基本分散性,但增強性能有限。
偶聯劑(鈦酸酯和鋁酸酯)透過化學鍵合使碳酸鈣與有機黏合劑之間具有良好的相容性,從而增強了分散性,並顯著提高了複合材料的機械性能。這類偶聯劑尤其適用於對性能要求較高的塑膠、橡膠和高端塗料等應用。
