重钙、轻钙、纳米钙在涂料应用中有哪些不同？

　　碳酸钙是涂料中应用最为广泛的体质颜料，不仅可大幅度降低涂料制作成本，还可影响涂料的诸多性能，如改变涂膜的机械强度，提高涂膜耐水性等，是民用与工业涂料最主要的功能性填料。

　　1、重质碳酸钙

　　重质碳酸钙是世界涂料工业的第一填料，我国涂料工业每年消耗重钙估计用量在40万吨以上，其中建筑涂料、纸张涂料、粉末涂料是重钙消耗最多的领域。

　　由于重钙应用的场所多数对细度要求不是很苛刻，所以目前市场上出现的重钙一般都未经过表面处理。但粉末涂料由于流动性差，一般应将超细重质碳酸钙进行表面改性，改性剂多采用一些偶联剂如钛酸酯等，或磷酸、表面活性剂、硫酸铝与六偏磷酸钠等，有时脂肪酸也一并被考虑，近年来也出现过一些使用高聚物作表面处理剂的例子。

　　通过改性，碳酸钙的用量可增加20%～50%，且光泽、流平性均增加。由于重质碳酸钙无毒，在要求无毒的粉末涂料中很有市场基础，如童车、玩具等。

　　在建筑涂料领域，使用重钙的最主要目的是降低配方成本，特别是对于超微细重钙（12μm），它可以代替部分钛白颜料（一般认为，这是由于超微细化的重钙促进了钛白的分散），由于吸油值相对较低，较高的硬度、白度、遮盖力赋予涂料成膜后具有较好的硬度、耐磨性，而且当粉体粒径在1μm左右时，重钙对光泽的影响相对较小，这时重钙可用于高光泽涂料，且易于流动而促进涂料加工，树脂的用量亦相对下降。

　　重钙的填充率高，用于底漆和腻子，可以填充孔穴，使底漆与腻子的打磨性、面漆的光泽提高。而面漆中使用微细化重钙后，涂层的耐化学品性、明度、光泽、流平性、硬度、色泽稳定性（耐候性的影响）等均有改善。

　　建筑涂料中使用的重钙由于大多考虑的是替代钛白颜料，因而对白度要求较高，一般应不低于95%，而微细化重钙应在97%左右。

　　在防腐蚀涂料中，重钙往往是与轻钙并用的，重钙的存在只是辅助调整涂料的CPVC值。

　　2、轻质碳酸钙

　　相对于重钙而言，由于轻钙是人工合成的，晶型与组成易于控制，因而可赋予轻钙多种功能，相对较高的比表面积使粉体在涂层中的补强效果明显优于重钙。

　　普通的轻钙除部分用于建筑涂料、纸张涂料、粉末涂料外，主要用于防腐蚀涂料，超微细轻钙除作为填料外，还具备一定的耐水性、缓蚀性。每年仅用于各类防腐蚀涂料（包括船舶涂料、集装箱涂料、车辆底漆、桥梁及钢结构防腐等）的轻钙估计在10万吨以上。

　　目前市场上销售的用于常规涂料的轻钙一般都是未经表面处理的，而这些轻钙在涂料中皆易于沉底、结块。轻钙生产厂可以考虑对轻钙进行适当处理，处理剂的选择当然要慎重，绝大多数表面处理剂都可以改善轻钙在涂料中的分散性，但由于与成膜物树脂之间相互作用有别，只有那些处理剂与基料树脂之间存在较好的相容性，且处理剂本身力学性能、耐化学品性、耐热耐光等性能得到保证，处理剂才可以使用。

　　涂料用的原料并不是唯价格是从，在性能得到提高后，涂料厂家一般更看重的是性价比。

　　3、纳米碳酸钙

　　近年来，随着纳米技术的兴起，纳米碳酸钙作为廉价的纳米颗粒，将其应用于涂料中以期获得涂料性能的改善一直是涂料界关注的热门话题之一，尤其是国内众多万吨级的纳米碳酸钙生产线的建成，更是迫切需要寻找包括涂料在内的一系列领域中获得应用。

　　与传统的重钙或轻钙相比，虽然纳米碳酸钙的成本大幅度上升，但较其他普通颜填料相比仍处于较低的价位，尤其是碳酸钙纳米化后，其在涂层补强性、透明性、触变性、流平性等方面所带来的变化，更是涂料生产企业所关注的热点。

　　（1）建筑涂料

　　纳米碳酸钙由于存在“蓝移”现象，在乳胶漆中可以屏蔽紫外光，起到隔热的效果，涂层的抗老化性能得到了提高。应用于外墙涂料中，涂层展现强烈的“疏水性”。涂层的抗裂强度、耐污染性均得到增强。

　　一般涂料配方中，均含有一定量的刚性颗粒，有的配方中含量还相当大，这些刚性粒子的存在会导致涂膜中应力过于集中，使树脂产生裂纹，纳米碳酸钙的引入，使之与树脂间产生更多的接触几率，产生更多的微裂纹并引起弹性形变，将更多的冲击能量转化为热能吸收掉，从而提高韧性。

　　通过在传统的乳胶漆涂料中添加颜填料量2%～5%的经特殊聚合物表面处理的纳米碳酸钙，研究发现，不仅涂料的流变性、开罐效果得到改善，更为惊讶的是耐水性、耐洗刷性、硬度均得到大幅度的提高，而耐洗刷性的增加则呈现的是几何级数的增长。通过电镜、红外、热分析等分析手段对涂层表面结构进行观察，发现涂层中并没有新的化学键产生，而涂层中聚合物的结晶性、涂膜的致密性都得到明显改进。

　　目前，日本的白石、意大利西姆等公司生产的纳米碳酸钙均主要用于改性水性乳胶涂料的性能。

　　（2）汽车底盘防石击涂料及面漆

　　由于分散于涂料中的纳米碳酸钙颗粒极其细小，在一定的体积分率下，粒子数急剧增加，粒子间平均距离缩小，任何两个粒子进入相互吸引区的机会迅速增加，导致粘度增加，材料受应力作用时，大量颗粒质点之间的滑动吸引较多的冲击能，从而体现在较宽的温度范围内有较高的阻尼值，而纳米碳酸钙表面的处理剂层可有效地在有机物与无机物界面区传递和松弛界面上的应力，更好地吸收与分散冲击能。考虑到处理剂本身所具有的可挠性，从而提高了涂膜的力学强度。

　　如上海建筑材料集团新材料有限公司生产的纳米碳酸钙应用于上海大众轿车PVC车底防石击涂料，该涂料具有如下性能：展宽玻璃化转变区范围，呈现较高阻尼值，良好的触变性，较理想的抗张强度，断裂伸长率以及屈服应力。

　　4、碳酸钙在涂料应用中的发展趋势

　　（1）纳米化

　　纳米碳酸钙由于其纳米尺寸效应，大的比表面积，表面原子处于高度活化状态以及与聚合物有很高的界面相互作用，当添加到涂料中后，使涂料获得特殊的改性功能。

　　（2）功能化

　　随着科技研发和生活质量水平的不断提高，消费者对产品功能的要求更高，高性能、多功能化已成为涂料行业的发展趋势。

　　在涂料体系中加入纳米碳酸钙、纳米ZnO等，可使涂料具有抗菌、防霉作用的同时会提高涂膜的耐候性能，大大提高涂料的综合品质。

　　（3）表面改性

　　表面改性是生产碳酸钙最重要和必须的深加工技术之一，是提升碳酸钙应用性能、提高适用性、拓展市场和用量所必须的重要手段。

　　如纳米碳酸钙颗粒应用于涂料中，要涉及到纳米材料与基料的相容性、涂料的成膜基料与塑料、橡胶等高聚物在官能团的种类与数量、分子量等方面明显不同，进而导致聚合物的表面极性及与颜填料的相互作用方式皆有区别。要使纳米碳酸钙成功应用于涂料中，必须对纳米碳酸钙表面进行特殊的改性。

　　（4）专用化

　　另外，随着碳酸钙工业的发展，已出现了不少专用涂料碳酸钙。有的具有特定的晶形，有的粒径小于0.1，有的不易沉降，有的具有高光泽，有的易分散，越来越多的高端生产商在寻求涂料专用碳酸钙。