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超细碳酸钙的几个重要指标是否越高越好?

作者:admin 发布日期:2019/10/29 关注次数: 二维码分享

对超细碳酸钙来说,粒径、比表面积、晶形和吸油值等是重要的几项技术指标,直接影响着超细碳酸钙的应用性能。对于专用品而言,用途不同,对超细碳酸钙各项技术指标的侧重也不一样,要求亦各不相同,不能一样对待。

1.粒径与比表面积

如何使超细碳酸钙一次粒子的平均粒径达到0.02~0.1μm,是超细碳酸钙的基础指标,固然很重要,否则就不称其为超细碳酸钙。

但严格上讲,这只完成了生产超细碳酸钙任务的一半。如果表面处理技术和分散技术跟不上,会使生成的一次粒子团聚成大颗粒的二次粒子,粒径可达几百纳米。

因此,在透射电镜(TEM)下,观察到或拍摄到的照片只能反映一次粒子的大小,并不能反映团聚后二次粒子实际粒径的大小(因制样过程中,作了一定的技术处理),这种团聚严重的超细碳酸钙,用BET测出的比表面积比较小。


所以,只有用透射电镜观察和比表面积测定相互配合,才能对超细碳酸钙的微细程度、颗粒的晶形、分散状况,得出比较科学的较全面的判断。

超细碳酸钙的平均粒径与其比表面积有着内在的联系。有的研究者采用沉降体积来确定粒径的大小。众所周知,影响碳酸钙沉降体积的因素,除粒径大小外(石灰石质量,石灰煅烧质量,石灰消化、碳化条件等都会影响粒径大小),还有碳酸钙的晶形,而且碳酸钙晶形具有多样性,同一种晶形也因其不是十分规则的几何形貌,相互之间也不可能相同,故晶形对沉降体积的影响比较复杂,所以,用沉降体积的方法来确定粒径的大小不够科学,误差较大。

为有效阻止二次粒子的团聚,超细碳酸钙一般都要表面改性处理,因为表面处理的过程除有效改善超细碳酸钙的活性外,也是有效阻止二次粒子团聚的过程。

对某种专用品种的超细碳酸钙而言,为更好地适应用户的要求,既有晶形、粒径的不同,又有表面处理剂的选择,也有处理过程中的经验和诀窍。

因此,对不同用途的超细碳酸钙专用品种,用一个统一的标准去衡量是很困难的。

2.晶形

对超细碳酸钙来说,晶形也是一个很重要的技术指标。众所周知,普通轻质碳酸钙是纺锤形,如用于PVC塑料中,会产生较大的应力,使塑料薄膜产生白化现象。作为超细碳酸钙,则应该根据用途不同而产生不同晶形的产品。

例如:

塑料用超细碳酸钙,晶形要求结构简单,堆集体积小一点,吸油值低一些,所以立方体或球形为好。粒径0.072μm超细碳酸钙对PVC塑料有一定增强作用,可使制品表面细洁,光泽好,电绝缘性能好,用于软质电缆料中,在增加一倍以上填充量的情况下,仍能保持其性能符合国家规定的标准,用在塑料薄膜中,可减少白化现象并可提高低温伸长率;用于硬质塑料,如塑料门窗和各种异型材,可提高抗冲击强度,使缺口冲击强度可达49.1kJ/m2。

橡胶用超细碳酸钙,链锁状的补强性能好。链锁状超细碳酸钙是几个乃至几十个碳酸钙晶粒沿一个方向结合而成,它在橡胶中有空间立体结构,有很好的分散性,在与橡胶混炼时,碳酸钙的链断裂,形成活性断面,与橡胶链结合得更牢固,从而大大提高其在橡胶中补强作用。不同形状的超细碳酸钙在橡胶中的补强性能由强变弱的顺序为:链锁形、针形、球形、立方形。

油墨用超细碳酸钙,立方形更好,这也是由油墨的性质决定的,在树脂型油墨中,填充超细碳酸钙以后,要求高光泽、透明性好且流动性好。立方形对油墨的光泽有利。

造纸涂布用沉淀碳酸钙,一般不属于超细碳酸钙的范畴,其粒径大都在微细碳酸钙的范围内(粒径0.1~1μm),但有一点相同,就是对晶形也有一定的要求。如要求不透明度(遮盖率)、高粘浓度、白度以及对油墨的吸收性能等。因此,片状晶形、立方晶形是较理想的。

综上所述,不仅要确保超细碳酸钙粒径为0.02~0.1μm,而且要依据用途确定产品晶形的类别,才能产生出适销对路的产品。

3.吸油值

超细碳酸钙吸油值的大小对其应用性能很重要,尤其对塑料、涂料、油墨的应用性能更为重要。如吸油值大,用于塑料就会消耗大量的增塑剂;用于涂料、油墨就会增加黏度。因此,吸油值不能太高。

影响某种粉体吸油值大小的因素,除去该物质本身的物性外,其它因素也很多,其中粉体粒径大小是一个重要因素。

因此,作为超细碳酸钙,首先考虑的是超细碳酸钙粒径的大小,分散性能如何,是否达到了与其粒径大小相对应的比表面积,在此基础上,再考虑如何降低其吸油值,只有这样,才有实际意义。假如其分散性不好,二次粒子团聚很厉害,比表面积很小,这种情况下,即使吸油值较低,在应用时也没实际意义。


4.主含量

超细碳酸钙的主含量(氧化钙)相对而言,在一定的范围内不应限制太严。因为,在多数情况下,超细碳酸钙是作为一种功能性填料,对被填充物产生影响的是物理性能,而很少是化学性能,而超细碳酸钙主含量在一定的范围内都能满足其物理性能的要求。

在超细碳酸钙的制备过程中,为了制得各种晶形、分散性能好、活化性能优良的超细碳钙以满足塑料、橡胶、油墨等不同产品的要求,通常需要加进某些控制剂、分散剂、表面处理剂等,一般情况下,这些有意加进去的“杂质”,对超细碳酸钙的应用性能是没有影响的,甚至是有好处的。而由于有意加进了这些所谓的杂质,超细碳酸钙的主含量(氧化钙)就肯定要受到影响。

当然,对其中某些有害元素,如铁、锰等,无论是原料中带进的,还是制备中带进的,都应该严格控制,因为这些有害杂质,不仅影响制品的颜色,还会加快树脂本身的降解速度,加速树脂的老化,应严格避免。还有些杂质如硅、铝、镁等,除对超细碳酸钙的白度有不利的影响外,也对生产工艺中的操作有不利的影响。在选择石灰石原料时,也要加以控制。

由此可见,对超细碳酸钙的主含量(氧化钙),在适当的范围内,不应要求过严,否则就会影响到一些专用品种的发展。

综上所述,超细碳酸钙的重点发展方向是专用化、系列化、多品种化、功能化。认为只要生产出粒径为0.02~0.1μm的超细碳酸钙,不问晶形,不管分散性和活化性就可用于橡胶、塑料、油墨、涂料、造纸等一切领域,是不符合实际的。应根据用途的不同,对粒径大小、晶体形状、比表面积、吸油值、主含量等提出具有针对性、各具特色的要求,使之更能满足不同行业、不同用户的要求。因此对不同用途的超细碳酸钙专用品种,用一个统一的标准去衡量是很困难的。


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