3.1.1 碳酸钙晶须的性能
碳酸钙晶须（calcium carbonate whisker），化学式CaCO3，相对分子质量100.09，直径0.5～1.2μm，长径比20～30，pH：9～9.5，水分≤0.3%，吸油量50 mL/g，莫氏硬度3，相对密度2.8 g/cm3，热稳定温度640℃，显微镜下为针状单晶体，晶体内部几乎无缺陷，无毒、无气味，不溶于水，是碳酸钙家族的“高富帅”（图3.1）。碳酸钙晶须有方解石、文石、球霞石3种类型，目前大量使用和正在研究的碳酸钙晶须几乎都是方解石型，文石型、球霞石型制品很少。方解石、文石和球霞石晶须长度分别为20～30μm、30～40μm、50～80μm。
图3.1 碳酸钙晶须显微图像
碳酸钙晶须的主要性能特点：
（1）具有减振、防滑、降噪、吸水、吸波等功能，综合性能好。
（2）优良的表面光滑性，耐磨、耐热与隔热性好、热衰退与热恢复性能较好，特别是碳酸钙晶须的填充更将增摩和减磨性能有机地统一在一个体系中，高温摩擦磨损性能优越，产品摩擦后产生的粉末无毒，污染小。
（3）碳酸钙晶须是继纳米碳酸钙之后的又一种新型无机填充，作为新一代新型增强和无机填充材料，具有机械强度高、弹性模量高、摩擦性能稳定等优良特性，与塑料复合时和基体树脂的相容性好，可以改善制品的加工性能，提高力学性能和使用性能，添加碳酸钙晶须能使产品寿命提高30%，同时能减少芳纶纤维、钢纤维、紫铜、钛酸钾等高价值材料的用量，使材料成本大大降低。
（4）原料来源丰富，一般以价格低廉的石灰石或海洋中的贝壳为原料，造价低廉。
目前，市场上常见的与酸钙晶须产品制备有关的材料来源主要有：轻质碳酸钙、活性炭酸钙、重质碳酸钙、纳米碳酸钙等。
1）轻质碳酸钙
轻质碳酸钙又称沉淀碳酸钙，简称轻钙，是将石灰石等原料煅烧生成石灰（主要成分为氧化钙）和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳（主要成分为氢氧化钙），然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀，最后经脱水、干燥和粉碎而制得。或者先用碳酸钠和氯化钙进行复分解反应生成碳酸钙沉淀，然后经脱水、干燥和粉碎而制得。由于轻质碳酸钙的沉降体积（2.4～2.8 mL/g）比密度质碳酸钙的沉降体积（1.1～1.9 mL/g）大，所以称之为轻质碳酸钙（表3.1）。
表3.1 HG/T 2226—2010《普通工业沉淀碳酸钙》——橡胶、塑料用普通轻质碳酸钙指标要求[1]
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性质：白色粉末，无味、无臭，在825～896.6℃分解，熔点为1 339℃。有无定形和结晶形两种形态，结晶形中又可分为斜方晶系和六方晶系，呈柱状或菱形。难溶于水和醇，可溶于酸，同时放出二氧化碳，呈放热反应。也溶于氯化铵溶液中。在空气中稳定，有轻微的吸潮能力。
用途：可用作橡胶、塑料、造纸、涂料和油墨等行业的填料。广泛用于有机合成、冶金、玻璃和石棉等生产中，还可用作胃与十二指肠溃疡病的制酸剂、酸中毒的解毒剂、废气消除剂和油毛毡的防黏剂，也可用作牙粉、牙膏及其他化妆品的原料。
2）活性炭酸钙
经表面改性后的活性炭酸钙，在橡胶中有补强作用，其补强性能可与白炭黑媲美。常用作白色、浅色和彩色橡胶制品补强剂。在胶料中易分散，但生热量大，活化后硫化速度会加快。用于制造轮胎缓冲层胶、内外胎，传动带覆盖胶、胶管、胶布制品和胶鞋，适用于天然橡胶及胶乳（表3.2）。
表3.2 HG/T 2567—2006《工业活性沉淀碳酸钙》——塑料、橡胶、有机树脂等工业用活性炭酸钙指标
3）重质碳酸钙
用机械方法（用雷蒙磨或其他高压磨）直接粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳等就可以制得重质碳酸钙。由于重质碳酸钙的沉降体积比轻质碳酸钙的沉降体积小，所以称为重质碳酸钙。
性质：白色粉末；无臭、无味露置空气中无变化，熔点1339℃。几乎不溶于水，在含有铵盐或三氧化二铁的水中溶解，不溶于醇。遇稀醋酸、稀盐酸、稀硝酸发生泡沸，并溶解。加热分解为氧化钙（CaO）和二氧化碳（CO2）。采用不同粉碎加工设备，可生产出400目、500目、600目、800目、1000目、1250目、2500目、5 000目等各种粒径的重质碳酸钙，又因造纸、涂料、颜料的特种需要还可以研磨生成2μm以下的重质碳酸钙（表3.3）。
用途：按粉碎细度的不同，工业上分为四种不同规格：单飞、双飞、三飞、四飞，分别用于各工业部门。
表3.3 HG/T 3249.4—2013《橡胶工业用重质碳酸钙》质量指标要求
