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山東埃爾派粉體科技有限公司 2020-11-10 點(diǎn)擊2268次
碳酸鈣是一種重要的、用途廣泛的無機(jī)鹽礦物，俗稱“工業(yè)味精”，是各行各業(yè)中常用的填充劑之一。碳酸鈣不僅可以降低橡塑制品的原材料成本，而且還具有改善橡塑材料某些性能的作用，不同種類的碳酸鈣在使用得當(dāng)時(shí)，可顯著提高橡塑材料的性能。根據(jù)生產(chǎn)工藝不同，碳酸鈣有重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣之分。
1.重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣有什么區(qū)別？
重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣在橡塑行業(yè)中都有各自扮演的角色，從學(xué)術(shù)角度講，重鈣和輕鈣存在著許多不同點(diǎn)，比如來源、堆積密度、PH值、水分含量、晶形、吸油值等均有所差異。今天將跟大家一起來看看重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣的一些區(qū)別。
?。?）來源：
重質(zhì)碳酸鈣（俗稱，重鈣）是用機(jī)械方法（用雷蒙磨或其它高壓磨）直接粉碎天然的方解石、石灰石、白堊、貝殼等就可以制得。由于重質(zhì)碳酸鈣的沉降體積比輕質(zhì)碳酸鈣的沉降體積小，所以稱之為重質(zhì)碳酸鈣。
輕質(zhì)碳酸鈣又稱沉淀碳酸鈣，簡稱輕鈣，是將石灰石等原料煅燒生成石灰（主要成分為氧化鈣）和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳（主要成分為氫氧化鈣），然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸鈣沉淀，最后經(jīng)脫水、干燥和粉碎而制得?；蛘呦扔锰妓徕c和氯化鈣進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，然后經(jīng)脫水、干燥和粉碎而制得。由于輕質(zhì)碳酸鈣的沉降體積（2.4-2.8mL/g）比重質(zhì)碳酸鈣的沉降體積（1.1-1.9mg/L）大，所以稱之為輕質(zhì)碳酸鈣。
?。?）堆積密度不同：
重鈣與輕鈣最明顯的區(qū)別就在于產(chǎn)品的堆積密度不同，重鈣產(chǎn)品的堆積密度較大，一般為0.8～1.3g/cm3；而輕鈣產(chǎn)品的堆積密度較小，多為0.5～0.7g/cm3；一些納米碳酸鈣產(chǎn)品的堆積密度甚至更低，可以達(dá)到0.28g/cm3左右。由產(chǎn)品的包裝體積也可以粗略分辨出重鈣和輕鈣產(chǎn)品，一般重鈣產(chǎn)品多為25kg/包，產(chǎn)品包裝體積較小，而同等質(zhì)量的輕鈣產(chǎn)品包裝體積明顯較大，一些納米碳酸鈣產(chǎn)品還采用15kg/包或20kg/包的包裝。
?。?）白度大小不同：
由于重鈣產(chǎn)品相對雜質(zhì)較多，因此產(chǎn)品白度一般為89%～93%，極少數(shù)的產(chǎn)品能達(dá)到95%。而輕鈣產(chǎn)品因?yàn)榛瘜W(xué)合成制成，去除了很多雜質(zhì)，產(chǎn)品純凈度很高，因此白度多為92%～95%，部分產(chǎn)品可以達(dá)到96%～97%，這也是輕鈣產(chǎn)品多用于高檔或淺色制品填充的主要原因。
?。?）改性功能不同：
重、輕碳酸鈣兩者改性效果區(qū)分有細(xì)微區(qū)別，重質(zhì)碳酸鈣對拉伸強(qiáng)度較好，而輕質(zhì)碳酸鈣對沖擊強(qiáng)度和剛性較好，一般用輕鈣的塑料表面更光滑一些，而且密度會(huì)低一些；使用重鈣塑料加工流動(dòng)性要好一些，而且粒徑較小的重鈣填充塑料性能也較好。
?。?）粒徑大小不同：
重鈣產(chǎn)品的粒徑為0.5～45um不等，產(chǎn)品粒徑因粉碎設(shè)備不同而不同。普通輕鈣產(chǎn)品的粒徑一般為0.5～15um，因顆粒形狀為紡錘形難以準(zhǔn)確測定，一般是一個(gè)范圍；輕鈣中的納米碳酸鈣粒徑更細(xì)，尺寸一般為20～200nm。普通輕質(zhì)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(zhì)碳酸鈣。以前因粉碎設(shè)備的限制，重質(zhì)碳酸鈣達(dá)不到這個(gè)細(xì)度，現(xiàn)在重質(zhì)碳酸鈣的粒度完全可以滿足需要，甚至比輕質(zhì)碳酸鈣更細(xì)，所以現(xiàn)在PVC管材和型材兩者都可以選用。
?。?）價(jià)格不同：
重質(zhì)碳酸鈣的加工主要是通過機(jī)械破碎、研磨的方法實(shí)現(xiàn)的；輕質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)是通過化學(xué)反應(yīng)沉淀后制取的，后者比前者的工藝復(fù)雜的多，要求也相應(yīng)嚴(yán)格的多，因此同等粒徑的重質(zhì)碳酸鈣要比輕質(zhì)碳酸鈣便宜30%左右，如果性能允許可選擇重質(zhì)碳酸鈣更經(jīng)濟(jì)便宜。
2.橡塑行業(yè)該如何選擇碳酸鈣？
有人認(rèn)為，國外塑料產(chǎn)品使用的填料中重鈣占主要地位，經(jīng)典的說法是14-18:1，因此塑料行業(yè)應(yīng)盡量使用重鈣，代替輕鈣。
塑料產(chǎn)品中使用重鈣和輕鈣和橡膠產(chǎn)品類似。一些廠家反映，在同樣條件下使用-400目重鈣代替輕鈣，對于以重量計(jì)售出的產(chǎn)品有明顯的優(yōu)勢，但如果按長度、面積或個(gè)數(shù)售出的產(chǎn)品，重鈣并不比輕鈣有優(yōu)勢。
例如管材，同樣重量的物料，其填充量相同時(shí)，所得到產(chǎn)品的長度不同，填充重鈣要比填充輕鈣的管材短千分之幾，累積起來就相當(dāng)大了。對以面積為計(jì)量的人造革或合成革，其面積上的差別也是可以感覺到的，因此塑料制品加工廠不輕易地放棄使用輕鈣。
從學(xué)術(shù)角度講，重鈣和輕鈣存在著許多不同點(diǎn)，晶形不同、比表面積不同、吸油值不同等，而且-400目的重鈣和輕鈣的粒徑大小及分布相差甚遠(yuǎn)。在塑料基體中重鈣或輕鈣的顆粒以什么樣的形態(tài)存在，是一個(gè)個(gè)的單獨(dú)分布在基體大分子中，還是一團(tuán)團(tuán)的，以松散的聚集體形式分布在基體樹脂中，以及這些粒子與樹脂大分子的界面狀態(tài)如何，直接關(guān)系到材料的力學(xué)性能。
在塑料產(chǎn)品中使用重鈣，還是輕鈣，不能一概而論，應(yīng)當(dāng)在充分發(fā)揮各自優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，結(jié)合技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面的因素加以綜合考慮再?zèng)Q定取舍。
例如，在聚氯乙烯人造革生產(chǎn)中，按制造工藝可分為刮涂法、壓延法和擠出法等，而刮涂法使用聚氯乙烯糊樹脂，需加入大量增塑劑。輕鈣的吸油值高于重鈣4-5倍，因此使用輕鈣比使用重鈣要耗用更多的增塑劑才能達(dá)到同樣的柔性，如果考慮到增塑劑用量可以減少，使用重鈣從經(jīng)濟(jì)上也許更為合算。
又如聚丙烯編織袋、編織布、打包帶等單向拉伸制品，使用重鈣和輕鈣做填料并未發(fā)現(xiàn)在長度上有什么區(qū)別，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)填料顆粒大多位于經(jīng)拉伸形成的大分子之間的空隙中在數(shù)倍拉伸并急速冷卻后，大分子的形態(tài)被迅速凍結(jié)，而輕鈣和重鈣真實(shí)密度所差無幾，因而對產(chǎn)品最終長度的影響不明顯。另一方面重鈣比輕鈣的加工流動(dòng)性好，價(jià)格要低得多，因此在這種單向拉伸制品中重鈣占絕對統(tǒng)治地位。
另外，我國塑料門窗用異型材的成型加工技術(shù)是從國外引進(jìn)的，引進(jìn)生產(chǎn)線的同時(shí)也引進(jìn)了產(chǎn)品的配方，其填料為輕鈣，用量為8-10Phr。應(yīng)當(dāng)指出國外提供的配方是科學(xué)的，加入碳酸鈣的出發(fā)點(diǎn)是為了提高異型材的整體性能而不是為了用便宜的原料以降低成本。
3.碳酸鈣在可降解塑料上的應(yīng)用
PLA是目前市場上發(fā)展速度最快的可降解塑料之一，原材料加工嘗試著使用碳酸鈣作為粉體填料，提供PLA的性能和價(jià)格組成，這個(gè)方法也廣泛地應(yīng)用在傳統(tǒng)塑料，不僅可以改善某一些性能，而且能夠降低塑料原材料的成本。碳酸鈣相對于其他的非金屬礦物粉具有很大的優(yōu)勢： 價(jià)格便宜 、易著色 、硬度低、對于加工的螺桿和模具磨損少 、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好、易干燥和無毒無味。
從技術(shù)角度看，環(huán)保材料替代不可降解塑料是一個(gè)長期的過程，而可降解塑料抗摔性、耐熱性、防腐性等方面的提升空間是另一個(gè)問題。這也意味著我國可降解塑料將迎來發(fā)展機(jī)遇，到2030年，預(yù)計(jì)我國可降解塑料需求量可到428萬噸，市場規(guī)?？蛇_(dá)855億元。
超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣和納米碳酸鈣由于價(jià)格相對低廉，又可促進(jìn)塑料降解，對環(huán)境相對友好，未來在可降解塑料中的添加比例會(huì)越來越大，市場前景也會(huì)越來越廣闊。