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源磊小课堂|碳酸钙,您应该了解到这些

发布时间:

2024-01-29 09:38

 

源磊小课堂|碳酸钙,您应该了解到这些

 

碳酸钙(CaCO3

是一种重要的、用途广泛的无机盐,根据加工方式的不同通常分为重质碳酸钙和轻质碳酸钙。碳酸钙无论是重质碳酸钙还是轻质碳酸钙,是塑料、橡胶、造纸等工业中使用数量最大、应用面最广的粉体填料。

 

重质碳酸钙:又称研磨碳酸钙,简称重钙,是以天然方解石、石灰石、白云石、白垩、贝壳等为原料通过物理方法加工制得。

 

 

轻质碳酸钙:又称沉淀碳酸钙,简称轻钙,是用化学方法加工制得。

 

 

碳酸钙不仅可以降低塑料制品的原材料成本,还具有改善塑料材料某些性能的作用。研究成果表明,不同种类的碳酸钙在使用得当时,可显著提高基体塑料的性能,但轻钙和重钙的具体区分一直困扰着多数用户,下面笔者将从17个不同角度介绍此二者的不同。

 

 

No.1

生产方式

 

 

重钙主要是以方解石、大理石、石灰岩、白垩、汉白玉等天然矿物为原料,经机械粉磨加工得到的粉体材料; 

 

轻钙主要是以石灰石为原料,经煅烧、消化、碳化、脱水、干燥、分级等工序得到的粉体材料。   

 

 

No.2

堆积密度

 

 

产品堆积密度的不同是重钙与轻钙最明显的区别。 

 

重钙产品的堆积密度较大,一般为0.8~1.3g/cm3; 

 

轻钙产品的堆积密度较小,一般为0.5~0.7g/cm3,一些纳米碳酸钙产品的堆积密度甚至可达到0.28g/cm3左右。

 

No.3

吸油值

 

 

重钙由于颗粒大、表面光洁、比表面积小,因此吸油值较低,一般为40~60mL/100g;

 

轻钙颗粒微细、表面较粗糙,比表面积大,因此吸油值较高,一般为60~90mL/100g。

 

No.4

白度

 

 

重钙由于相对杂质较多,因此产品白度一般为89%~93%,极少数的产品能达到95%;

 

轻钙产品纯净度较高,因此白度一般为92%~95%,部分产品可以达到96%~97%。

 

 

No.5

水分含量

 

 

重钙产品水分一般为0.2%~0.3%,水分含量比较低,同时也较为稳定,一些高档的产品水分甚至可达到0.1%左右; 

 

普通轻钙产品水分0.3%~0.8%,有时会有一定的波动,不太稳定。

 

No.6

颗粒形状

 

 

重钙的粉体特点是:颗粒形状不规则,而且颗粒有一定的棱角,表面粗糙;颗粒大小差异较大,粒径分布较宽,粒径较大。破碎和细化不会改变重钙的晶型,一般方解石重钙为六方晶型、大理石重钙为立方晶型,主要与产地有关。 

 

轻钙的粉体特点是:颗粒形状规则,可视为单分散粉体;粒度分布较窄。根据晶粒形状的不同,轻钙可分为纺锤形、立方形、针状、链状、球形、片状和菱形等。 

 

纺锤形碳酸钙是轻钙中最常见的一种晶形,平均长轴粒径为5~12μm,平均短轴粒径为1~3μm; 立方形碳酸钙平均粒径为0.02~0.1μm; 针状碳酸钙平均粒径为0.01~0.1μm,平均长径比为5~100; 链状碳酸钙平均粒径为0.01~0.1μm,平均长径比为10~50;球形碳酸钙平均粒径为0.03~0.05μm; 片状碳酸钙平均粒径为1~3μm。

 

 

No.7

味道

 

 

轻钙由于氧化钙反应不完全,残留有石灰味道,如填充饼干则会有呛人的味道;而重钙没有。

 

No.8

粒径大小

 

 

重钙产品的粒径为0.5~45μm不等,按其原始平均粒径(d)分为:粗磨碳酸钙(d >3μm)、细磨碳酸钙(d =1~3μm)、超细碳酸钙(d =0.5~1μm);

 

轻钙按其原始平均粒径(d)可分为:微粒碳酸钙(d >5μm)、微粉碳酸钙(d =1~5μm)、微细碳酸钙(d =0.1~1μm)、超细碳酸钙(d =0.02~0.1μm)、超微细碳酸钙(d <0.02μm)。

 

 

No.9

沉降体积

 

 

沉降体积是单位质量的碳酸钙在100mL水中振荡并静置3h后所具有的体积。

 

沉降体积越大说明产品粒度越小、密度越轻、产品档次越高。 

 

重钙的沉降体积为1.1~1.4mL/g; 

 

轻钙的沉降体积为2.4~2.8mL/g,纳米轻钙的沉降体积为3.0~4.0mL/g。

 

No.10

比表面积

 

 

普通重钙的比表面积一般为1m2/g左右,重质微细碳酸钙比表面积为1.45~2.1m2/g;

 

普通轻钙的比表面积一般为5m2/g左右,轻质微细碳酸钙比表面积为27~87m2/g。

 

 

No.11

流动性

 

 

从流动性上考虑,轻钙的微观结构为纺锤形状,加上其自身吸油值比较大,可以将配方中促进流动的组分如润滑剂、增塑剂、偶联剂、分散剂等吸收,所以它的流动性不如重钙好,一般加入量超过25份就严重影响流动性;

 

重钙为颗粒状可以促进流动性,加入量不受限,在PVC管材配方中如果碳酸钙添加超过25份,从流动性上考虑最好选用重钙。

 

No.12

价格

 

 

重钙的加工主要是通过机械破碎、研磨的方法实现;

 

轻钙的生产是通过化学反应沉淀后制取的,后者比前者的工艺复杂得多,要求也相应严格得多,因此同等粒径的重钙要比轻钙便宜30%左右,如果性能允许选择重钙更经济便宜。

 

 

No.13

改性功能

 

 

重钙对拉伸强度较好,使用重钙塑料加工流动性要好一些,而且粒径较小的重钙填充塑料性能也较好;

 

轻钙对冲击强度和刚性较好,一般用轻钙的塑料表面更光滑一些,而且密度会低一些。

 

No.14

色光可控度

 

 

色相为颜色的主色调,而色光为颜色的余光。不同晶型的粉体具有不同的色相,碳酸钙具有三种不同的晶型,因此也就具有不同的色相。

 

对于重钙而言不同产地碳酸钙所发出的底色不同,破碎和细化也不会改变,如四川碳酸钙底色发蓝色、广西碳酸钙底色发红色、江西碳酸钙底色发青色等等;

 

而对于轻钙,在合成的过程中可以控制其产生晶型的种类,进而控制其色光的类型。在具体配色时,碳酸钙的色光要与主着色剂色相一致。

 

 

No.15

pH值

 

 

重钙的pH值为8-9;

轻钙的pH值为9-10。

 

No.16

矿物经济学对比

 

 

粉体制备成本:常规成本相当,处于同一竞争水平,但若附加环境管制成本和资源浪费率,轻钙扩展成本则高于重钙; 

 

环境平衡度:重钙生产除噪声外,无“三废”排放,环境易协调和管制;轻钙生产排放“三废”,特别有燃烧废气,环境总平衡度低;

 

资源利用率:重钙易于矿产资源综合利用,轻钙不易控制矿产资源合理利用率。

 

No.17

应用性能

 

 

 

重钙:主要用于造纸、橡胶和塑料等行业,填充量一般较大,主要作为体积填料,降低应用产品的制造成本;

 

轻钙:相对应用领域较广泛,主要的应用领域为塑料、橡胶、涂料、胶粘剂、卷烟纸、油墨等,以体积填充为主,而纳米碳酸钙产品在应用过程中往往作为改性或补强等功能性填料使用,填充量一般较少。

 

 

结论:正确区分好轻钙和重钙,在具体配方设计时选取适合自己的碳酸钙具有重要的意义,这样就可以按需要选取材料,既可以满足性能又可以降低成本。

 

 

 

 

 

 

 

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