造纸专用碳酸钙的最基本应用

造纸用碳酸钙的最基本粒子形态是：文石形、菱形六面体、偏三角形三种，其他的形貌可以视为这三种形态通过控制生产工艺条件衍生而来。目前国内造纸常用碳酸钙典型形态在用作填料、涂料和卷烟时有所不同。

用作填料时的常用形态为：纺锤状、米粒状、柱状、菊花状、多聚体、无定形等。用作涂料时的常用形态为：纺锤状、米粒状、菱形立方体、片状、短柱状、无定形、针状等。用于卷烟纸填料的碳酸形态；纺锤状、菊花状、针状。

一些生产实践表明，球状PCC不仅成本高，用于填料的保留率和纸张强度都较低；链状PCC在纸纤维中均匀分布性较差，只在特殊场合下使用。

PCC晶体形态是影响造纸生产操作性、涂料性能、纸张质量等诸方面中最重要的影响因素之一。

各种形态的PCC大体可分为单一晶体管粒子和聚合体两种存在形式，之前对造纸的影响主要来自形态和长径比，后者主要来自配合体内孔隙结构特性。

长径比是指单一粒子的长度与直径之比。纺锤状、柱状和针状均属于大长径比晶型。

大长径比PCC用于纸张填料，碳酸钙单晶与纸张纤维之间结合时容易产生搭桥作用，使纤维绷起，形成均匀孔隙，对提高成纸的透气度、厚度、不透明度、挺度、减小两面差，以及获得较高的填料保留率等都是有利的。但如果将大长径比PCC用于纸张涂料，则表现为黏度较高、黏度稳定性差、且涂层光泽也差等。相反，米粒状和菱形立方体等小长径比PCC，只适用于纸张涂料，表现出良好的涂层光泽；片状PCC对纸张光泽很好，但由于生产难度较大，售价较高，目前未能普遍使用。

多聚体PCC，也称配合体PCC，一般由针状、极细球状、立方体、米粒状等单体聚体而成。其主要物理特性表现：粒子之间构成的高孔隙率、高分散系数、高吸油值和低的堆积密度值。在相同填料保留率时，有利于提高加填纸张的不透明度、松厚度 、挺度、压光纸平滑度、透气性和油墨吸收性，在涂料中展现较高的保水值，用于填料系统时，对吸附黏性物质净化白水有利等。其主要负面效应是加填纸张的强度和施胶度稍低，其次是用于涂料时黏度较大、表面强度较低。因此，配合体PCC很少单独用于造纸涂料，往往是与其他小长径比PCC混配使用，目的是为了改善涂层孔隙结构，提高压光纸松厚度、透气性、油墨吸收性等。

常希望用于涂料的PCC有较低的黏度和黏度稳定性，立方体晶型除外，随着晶体长径比的减小，PCC黏度依次减小，其粘稳系数也随之减小，因此，造纸工业中涂料的PCC常为黏度和粘稳系数较小的短柱状、无定形、菊花状等。

不同形态PCC对填料纸性能的影响相对较好的是菊花状、纺锤状等，球状除了抗张强度和伸长率外，其他性能良好，立方体的性能普遍较差。在造纸工业中对优质纳米碳酸钙形态品质控制方面主要考虑以下几个方面。

1、粒子表观形状方面

任何形态PCC都要求规则、完整、一致，边缘平滑无残缺。聚合体集聚粒子间不粘连；菊花状的单晶粒子个数相近，开启度大小近似，单晶端部呈尖峰；纺锤状、针状呈尖峰 。

2、长轴短轴尺度（长径比或径厚比）方面

纺锤状、米粒状、柱状、针状等优质PCC，对其长轴、短轴尺度，或长径比有一定限定。

3、表观孔隙与孔隙率方面

PCC表面具有幼小的孔隙，品质优良的PCC的微观孔隙细小均一，使同一形态和粒径的PCC具有更大的比表面积，以及高的吸油值和散光系数。菊花状PCC其针状单晶间开启度的大小，对粒子表观孔隙与孔隙率有直接的影响。与其他弄脏粒子配合而成的多聚体孔隙大水应均匀一致。

4、形态的均一性方面

优质碳酸钙应具有形态的规则有序和均一性，即包括形状的一致性、长轴与短轴的一致性、长径比的近似性、粒径和孔径大小分布的一致性等。