2019年中国非金属矿科技与市场交流大会
6月1-3日 · 武汉中南花园饭店
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碳酸钙作为一种自然界中最常见的物质之一。工业生产中常用的碳酸钙分为重质碳酸钙和轻质碳酸钙。其中，轻质碳酸钙为天然石灰石经过煅烧提纯由化学方法制备的碳酸钙；而重质碳酸钙则是由天然的碳酸钙矿石，经机械研磨加上分级系统制得的物理重质碳酸钙，其产品的使用性能与原矿的种类及生产工艺有很大关系。
重质碳酸钙因其来源广泛、价格低廉，因此广泛用作橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、医药、食品、日化等行业的填料。重钙作为填料应用于乳胶漆中时，起到填充作用，具有一定干遮盖性能，既降低乳胶漆的成本，又起骨架作用，提高涂膜厚度、硬度、耐水性及耐擦洗等性能。因此，重钙在建筑涂料行业的应用越来越广泛。
不同碳酸钙原矿，由于不同地域的地质环境和矿石成矿条件的差异性，导致不同区域矿石的晶型晶貌不一，物理性质也会不同，当其应用于下游领域时所表现出的各项性能指标也会有所不同。具体到内墙内墙乳胶漆中时，应用不同原矿生产的重质碳酸钙，由于其本身性质的不同，因此会对乳胶漆白度、粘度、遮盖力、光泽及耐洗刷等指标产生一定的影响。
下面选用大方解石、小方解石及白云石三种原矿，采用环辊磨加工成800目重质碳酸钙，测试其物理性质、化学组分和粒子形貌的区别，并将其添加到内墙乳胶漆中，通过测定乳胶漆漆膜白度、粘度、对比率、光泽度及耐洗刷等指标来判定不同原矿对内墙乳胶漆的性能影响。
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实验部分
1.1 实验原料
大方解碳酸钙，江西永丰某公司产品，编号为：YF-800；
白云石碳酸钙，辽宁海城某公司产品，编号为HC-800；
小方解石碳酸钙，广东连州某公司产品，编号为LZ-800；
其他原料：分散剂，佳谦化学股份有限公司；润湿剂，佳谦化学股份有限公司；消泡剂，佳谦化学股份有限公司；乙二醇，市购；醇酯十二，市购；羟乙基纤维素，市购；金红石型钛*粉白**，中核华原钛白股份有限公司；高岭土，山西金宇；PH 调节剂，安格斯化学；苯丙乳液998A，巴德富；杀菌剂。
1.2 主要仪器及设备
扫描电镜：ΣIGMA 型，蔡司场发射扫描电镜；
粒度分析仪：3000E 型，马尔文仪器有限公司；
白度仪：WSB-X 型，杭州大成光电仪器有限公司；
原子吸收分光光度计：A3F 型，北京普析通用仪器有限责任公司；
高速分散机：GFJ-0.4 型，上海现代环境工程技术有限公司；
斯托默粘度计，STM-IV 型，上海现代环境工程技术有限公司；
反射率测定仪，C84-II 型，上海现代环境工程技术有限公司；
建筑涂料耐洗刷仪，JTX-II 型，上海现代环境工程技术有限公司；
真空自动涂膜仪，AFA-II 型，上海现代环境工程技术有限公司；
三角度光泽度检测仪，GZ-II，天津市世博伟业化玻仪器有限公司。
1.3 实验配方
实验配方表
1.4 乳胶漆的制备
按实验配方表所示实验配方，依次加入组分1-7 首先，转速调600r/min，分散5 min 后，加入组分8-10，转速调至1700 r/min，高速分散15 min 后，加入组分12-15，调低转速至600 r/min，分散5 min 后即完成涂料制备，将其放置在室温25 ℃的环境下备用。
1.5 性能测试
粘度测试：按GB/T9269-2009 测试；漆膜白度测试：按GB/T1729-1979 测试；对比率测试：按GB/T1726-1979 测试；光泽度测试：按GB/T1743-1979 测试；耐洗刷性能测试：按GB/T9266-2009 测试。
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结果分析
2.1 不同原矿加工的重质碳酸钙的物理指标
不同原矿加工的碳酸钙的物理指标
从表中可以看出，三种碳酸钙的白度都在93 以上，其中采用海城白云石原矿生产的HC-800 的白度最高，达到98.1。从粉体细度上分析，选用相同的生产设备，采用相同的工艺参数生产出的800 目粉体，其粒径分布基本相同。从吸油值上分析，LZ-800 的吸油值最低，吸油值越低，相对而言对乳液的需求量可能会更小，但是在同等情况下做出的成品可能会偏稀。
2.2 不同原矿加工的碳酸钙的化学组分
不同原矿加工的碳酸钙的化学组分
从表中结果可以看出，江西永丰大方解加工的YF-800 碳酸钙含量最高，杂质元素和重金属含量最低；连州小方解加工的LZ-800 的SiO2 最低，相对而言对加工设备的磨损也会低；海城白云石加工的HC-800，其成分为典型的白云石成分，其中MgO的含量较多，达到22.43%，碳酸钙的纯度较低，因此粉体一些性能可能会受到影响。
2.3 不同原矿加工的碳酸钙的粒子形貌
不同原矿加工的碳酸钙的扫描电镜图
上图放大倍数为2000 倍。从图中可以看出，三种碳酸钙粒子均呈无规形状，其中采用大方解生产的YF-800 颗粒表面孔和凹陷较多点，结晶度更完整，颗粒表面没有附着太多小颗粒；而其他两种矿石加工的粉体其表面都附着了一定的小颗粒，有些成为了一些小的团聚体。从粒子分布的均匀度上看，YF-800 的粒子分布的更均匀，颗粒的大小基本一致，而其他两种碳酸钙颗粒大小差异程度比较大，粒子分布相对不均匀一些。
2.4 乳胶漆粘度分析
不同原矿碳酸钙对乳胶漆粘度的影响
从表中可以看出，HC-800 的粘度最大，LZ-800 的粘度最小。这与三种碳酸钙的吸油值有着一定的关系，吸油值就越大，相应地也增加了对乳液的吸附，提高了整体粘稠度，这与吸油值的测试结果是一致的。
2.5 乳胶漆对比率分析
不同原矿碳酸钙对乳胶漆对比率的影响
从表中可以看出，采用方解石原矿生产的重钙应用于乳胶漆中时其对比率均明显高于白云石原矿生产的重钙；在方解石产品中，大方解石生产的重钙的对比率又比小方解石生产的重钙高。
2.6 乳胶漆漆膜耐洗刷性能分析
不同原矿碳酸钙对乳胶漆漆膜耐洗刷性能的影响
从表中 可以看出，采用永丰大方解石加工的YF-800 制备的乳胶漆漆膜的耐洗刷次数最高，达到771 次，其次是采用永丰大方解石加工的LZ-800，其耐洗刷次数为757 次，与YF-800 相当，采用海城白云石生产的HC-800 制备的乳胶漆的漆膜耐洗刷性能最差，耐洗刷次数为696 次，但均大于500 次，完全符合国家标准。
结论
采用大方解石加工的碳酸钙产品白度高、杂质元素含量低、颗粒分布比较均匀；采用大方解石加工的碳酸钙应用于内墙乳胶漆中其对比率及耐洗刷性能明显优于小方解和白云石生产的重质碳酸钙。
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