碳酸鈣按形態(tài)分為無規(guī)則體、紡錘形、針形、球形、鏈鎖形、片形、偏三角形和菱形六面體形、無定形等形態(tài)，不同形態(tài)的碳酸鈣，其應用領域和功能各不相同。
例如：塑料、橡膠制品需要鏈狀和針狀碳酸鈣，涂料一般用立方形碳酸鈣作填充劑，卷煙紙需要紡錘形碳酸鈣，硅酮密封膠和塑料膜需要納米級立方形碳酸鈣，油墨需要立方形或球形碳酸鈣，陶瓷行業(yè)要求高純、微細球形碳酸鈣。
▲不同晶型碳酸鈣SEM照片
由于球形碳酸鈣具有良好的平滑性、流動性、分散性和耐磨性等特性，故而被廣泛應用在橡膠、涂料油漆、油墨、醫(yī)藥、牙膏和化妝品等領域。
1、球形碳酸鈣的制備方法
目前，球形碳酸鈣的制備方法主要有碳化法、復分解法、微乳液法和凝膠法等。
以碳化法為例，碳酸鈣晶體的生長與形貌的形成主要發(fā)生在碳化階段，可通過反應溫度、Ca（OH）2濃度、CO2流量、晶體生長抑制劑等因素加以控制，根據抑制劑和相關條件的不同，可得到球形碳酸鈣產品。
研究表明：采用小氣泡及CO2含量較高的混合氣體有利于形成超細碳酸鈣，晶形控制劑加入的時間越早，所得到的球形碳酸鈣晶體的形貌越好、粒徑越小。
常用的晶形控制劑有ZnCl2、MgCl2或EDTA（乙二胺四乙酸）、檸檬酸、H2O2、乙醇胺、硅酸鈉、絲素蛋白酶解液、D-葡萄糖酸鈉、羧甲基纖維素鈉等。
▲以檸檬酸為晶型控制劑制備球形碳酸鈣的機理
另有美國專利報道，可分四階段碳化制備球形碳酸鈣：第一階段采用大氣液比碳化；第二階段當碳化率到4%-6%時加入可溶性的磷酸化合物，使用較小的氣量進行炭化；第三階段，當碳化率達到15%左右時，加入稀釋水接著進行大氣量碳化；第四階段接著加入一部分含有磷酸化合物的Ca（OH）2漿料，繼續(xù)碳化直至結束，即可得到球形碳酸鈣。
2、國外球形碳酸鈣質量指標及應用前景
國外開發(fā)的低光澤紙專用球形碳酸鈣白度為94.3，-2μm含量為13%，平均粒徑為3.5μm，比表面積為4.5g/m2，具有白度高、易分散、油墨吸收性良好、粒徑分布窄等優(yōu)良特性，其2-5μm的粒子占比約為67%，晶體形狀為較規(guī)則球形。與其他無光紙用顏料相比，使用球形碳酸鈣可獲得光學指標、物理性能及印刷適性之間的平衡，并且不會產生印刷斑點。
因此，球形碳酸鈣是一種生產低光澤涂布紙的優(yōu)良顏料，可以代替現行涂料配方中的幾種顏料，提高低光澤涂布紙質量，降低生產的復雜性，將會有廣闊的市場前景。
此外，球形碳酸鈣因具有良好的滲透性、流動性、平滑性、穩(wěn)定性等特點，在涂料和高檔油墨等行業(yè)中應用較多；球形碳酸鈣可以添加到潤滑油中，起到納米軸承的作用，使其潤滑性能大大提高，也可用于電子陶瓷的生產，生物醫(yī)藥載體的研究等。
目前，碳化法制備球形碳酸鈣是生產企業(yè)和科研院所關注和研究的重點，另外也有一些企業(yè)通過濕法超細研磨制備出了橢球形碳酸鈣粉體材料。未來，對粒子大小和形貌的有效調控將成為碳酸鈣被廣泛應用的關鍵技術。
來源：低光澤涂布紙專用球形輕質碳酸鈣，作者：王玉瓏等；碳化法制備球形碳酸鈣的研究，作者：彭玉嬌；碳酸鈣微球的制備及其機理，作者：陳繼偉
編輯整理：粉體技術網
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