發(fā)布時間:2020-08-14
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碳酸鈣不僅可以降低塑料制品的原材料成本,而且還具有改善塑料材料某些性能的作用,不同種類的碳酸鈣在使用得當時,可提高基體塑料的性能,但輕質碳酸鈣和重質碳酸鈣的區(qū)分一直困擾著多數用戶,那么這次我們就以深入的方式去了解區(qū)分它們。
來源方式不同
堆積密度不同
重鈣與輕鈣明顯的區(qū)別就在于產品的堆積密度不同,重鈣產品的堆積密度較大,一般為0.8~1.3g/cm3;而輕鈣產品的堆積密度較小,多為0.5~0.7g/cm3;一些納米碳酸鈣產品的堆積密度甚至更低,可以達到0.28g/cm3左右。由產品的包裝體積也可以粗略分辨出重鈣和輕鈣產品,一般重鈣產品多為25kg/包,產品包裝體積較小,而同等質量的輕鈣產品包裝體積明顯較大,一些納米碳酸鈣產品還采用15kg/包或20kg/包的包裝。
習慣上我們常用沉降體積來衡量碳酸鈣密度的大小,沉降體積是單位質量的碳酸鈣在100ml水中振蕩并靜置3h后所具有的體積(ml),沉降體積越大說明產品粒度越小、密度越輕、產品檔次越高。重質碳酸鈣的沉降體積為1.1~1.4ml/g,輕質碳酸鈣的沉降體積為2.4~2.8ml/g,納米輕質碳酸鈣的沉降體積為3.0~4.0ml/g,通過沉降體積的不同可以初步判斷輕質碳酸鈣、重質碳酸鈣和納米碳酸鈣。
其實重鈣和輕鈣的復合制品的真實密度相差不大,一般重鈣真實密度為2.6-2.9 g/cm3,而輕鈣為2.4-2.6 g/cm3。也有人說兩者真實密度一樣,只是堆積密度不同。究其原因是因為輕鈣的顆粒形狀為紡錘形或者棗核形,占用體積比較大;而重鈣的外觀形狀為塊狀居多,占用體積比較小。
白度大小不同
由于重鈣產品相對雜質較多,因此產品白度一般為89%~93%,極少數的產品能達到95%。而輕鈣產品因為化學合成制成,去除了很多雜質,產品純凈度很高,因此白度多為92%~95%,部分產品可以達到96%~97%,這也是輕鈣產品多用于或淺色制品填充的主要原因。
水分含量不同
粒徑大小不同
重鈣產品的粒徑為0.5~45um不等,產品粒徑因粉碎設備不同而不同。普通輕鈣產品的粒徑一般為0.5~15um,因顆粒形狀為紡錘形難以準確測定,一般是一個范圍;輕鈣中的納米碳酸鈣粒徑更細,尺寸一般為20~200nm。普通輕質碳酸鈣的粒度一般在2500目左右,可以滿足PVC管材和型材的性能需要,所以從粒度上考慮傳統(tǒng)上PVC管材和型材都選用輕質碳酸鈣。以前因粉碎設備的限制,重質碳酸鈣達不到這個細度,現在重質碳酸鈣的粒度完全可以滿足需要,甚至比輕質碳酸鈣更細,所以現在PVC管材和型材兩者都可以選用。
味道不同
輕鈣因石灰石煅燒后去除掉很多雜質一般來說白度較高,純度也較高,但國內的輕鈣很多因為氧化鈣反應不完全,殘留有石灰味道,如果用于食品行業(yè),如填充餅干則會有嗆人的味道,而重鈣沒有。另外,過多的氧化鈣會造成產品在水性體系偏堿性或者PH值不好調節(jié),導致成品不穩(wěn)定。
此外,兩者的磷酸含量不同,輕鈣中有時為了調整PH值處于合理范圍需要加入少量磷酸,而重鈣則沒有。
顆粒形狀不同
用高倍顯微鏡看,普通輕鈣的顆粒較為規(guī)則,在充分分散開來的情況下通常呈紡錘形,具體見圖2所示。對于輕質碳酸鈣,合成產品的顆粒形狀是可以人為控制的,可以在碳化過程中加入控制劑來實現控制。
目前開發(fā)的控制劑有無機酸、無機堿、有機酸(氨基酸)、醇類、糖類、蛋白質和特殊結構的生物聚合物,例如用雙親水嵌段聚合物PEG-b-PMAA在不同濃度和不同PH值下可以分別制成菱形、花生形、長棒形、球形和啞鈴性等外觀的碳酸,再如用樹枝形聚合物聚天冬氨酸可以制成螺旋形狀碳酸,又如加入陰離子右旋糖苷可以獲得球形碳酸鈣。
重鈣產品由于采用機械粉碎和分級,顆粒形態(tài)一般多為立方體、 多棱體、長方體等不規(guī)則形態(tài),具體見圖1所示。對于不同的重鈣加工方法,碳酸鈣的微觀形狀不同,例如用擂蒙磨加工的碳酸鈣為紡錘形,用氣流磨加工的碳酸鈣為顆粒形。
對于重質碳酸鈣不同產地碳酸鈣具有固定的晶形,破碎和細化不會改變晶型,一般方解石重鈣為六方晶型、大理石重鈣為立方晶型。對于輕質碳酸鈣,在具體碳化制備過程中,三種晶型碳酸鈣以不同比例同時出現,要想得到單一純凈的某一晶型,就要控制成型過程。
輕質碳酸鈣的三種晶型介紹如下:
(1)方解石晶型
碳酸鈣穩(wěn)定的晶型,屬于六方晶系,通常條件下礦物碳酸鈣都以此種晶型存,具有此類晶型的碳酸鈣遮蓋力大、白度高、純度好、耐熱、耐腐蝕、耐化學穩(wěn)定。
(2)文石晶型
常溫下是碳酸鈣亞穩(wěn)定晶型,屬于斜方晶系,具有此類晶型的碳酸鈣長徑比高,常用于聚合物的補強復合材料。
(3)球霰石晶型
碳酸鈣不穩(wěn)定的晶型,只有在有機質材料中會有少量存在,并在短時間內會自動轉換為方解石晶型或文石晶,具有此類晶型的碳酸鈣對生物的生命和健康起著非常重要的作,研究發(fā)現樹枝狀聚合物電介質和某些低分子量聚合物電介質可以促進穩(wěn)定的球霰石晶型生成。
吸油值不同
輕質碳酸鈣的吸油值為60-90 ml/100mg,遠遠大于重質碳酸鈣的40-60 ml/100mg,因此吸收液體性和吸收樹脂性能很,如果配方含有液體助劑,應該選用吸油質小的重質碳酸,吸油值大的無機粉體,會導致需要處理的偶聯劑量增,例如碳酸鈣的吸油值由40增大到50ml/100mg,會導致偶聯劑用量增加30%,在PVC配方中如果選擇輕質碳酸,就要多消耗液體助劑和PVC樹脂,因此從吸油值上考慮應該盡可能選擇吸油值低的重質碳酸鈣。
流動性不同
價格不同
改性功能不同
色光可控度不同
色相為顏色的主色調,而色光為顏色的余光。不同的碳酸鈣具有不同的色光,具體有白色、紅色、青色、黃色之分,究其原因為其晶型的不同,不同晶型的粉體具有不同的色相,碳酸鈣具有三種不同的晶型,因此也就具有不同的色相。
對于重質碳酸鈣而言不同產地碳酸鈣所發(fā)出的底色不同,破碎和細化也不會改變。如四川碳酸鈣底色發(fā)藍色,廣西碳酸鈣底色發(fā)紅色、江西碳酸鈣底色發(fā)青色等等。而對于輕質碳酸鈣,因為它為化學合成法人工制成,在合成的過程中可以控制其產生晶型的種類,所有就可以控制其色光的類型。
在具體配色時,碳酸鈣的色光要與主著色劑色相一致,例如帶藍色色光的碳酸鈣會消除黃色顏料的著色力。也經常利用帶藍色色光的碳酸鈣,去消除在黃色色光的制品輕質碳酸鈣帶有藍色色光,我們一般常用它加入PVC制品中消除其自身帶有的黃色色光。這也是以前PVC很喜歡選擇添加輕質碳酸鈣而不選擇重質碳酸鈣的其中一個原因。
PH值大小不同
輕質碳酸鈣的PH值為9-10,而重質碳酸鈣的PH值為8-9,也就是說輕質碳酸鈣的堿性比重質碳酸鈣更強一些,在碳酸鈣復合制品燃燒過程中,更加容易吸收酸性分解氣體。因此,碳酸鈣復合制品焚燒低毒氣的原因為碳酸鈣本身呈現堿性,可以吸收燃燒產生的HCl、H2S等酸性氣體,消除酸性能物質遇氯元素產生二噁英的隱患。
只有填充了無機物碳酸鈣(CaCO3)在焚燒時才可降低發(fā)熱量,焚燒時化為粉末不滴油、不冒黑煙,無二次公害產生,且不損傷焚化爐,符合環(huán)保產品的國際趨勢。