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如何控制碳酸钙吸油值

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如何控制碳酸钙吸油值

发布日期:2021-12-07 作者: 点击:

碳酸钙作为一种无机填料,已被广泛应用在橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、医药等众多行业。在碳酸钙产品质量相关的指标中,吸油值对产品应用有非常重要的影响。

吸油值也称树脂吸附量,表示填充剂对树脂吸收量的一种指数。吸油值大小除决定了粉体材料的化学组成及纯度外,还与其表面化学性质有关,吸油值不同,则粉体粒度、比表面积、吸附性能也不同。吸油值可改变碳酸钙与高聚物作用的相容性,对材料质量、性能及用途都有一定影响。

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粉体吸收油的两种主要形态


轻钙与重钙的吸油值对比

轻质碳酸钙的吸油值为60-90mL/100mg,远远大于重质碳酸钙的40-60mL/100mg,两者吸收液体的性能和吸收树脂的性能差异很大。简单来讲,吸油值大,会“浪费”大量的树脂,填充碳酸钙降低生产成本的效果就减弱了。

此外,如果配方含有液体助剂,应该选用吸油质小的重质碳酸,吸油值大的无机粉体,需要的偶联剂也会增加。

降低碳酸钙的吸油值的途径

1、控制颗粒形貌

轻质碳酸钙或纳米碳酸钙,其吸油值高低和生产工艺有很大关系。在对颗粒形貌没有特殊要求的情况下,可采用晶型控制剂,控制晶型和比表面积,从而降低其吸油值。

2、控制细度和粒度分布

普通领域的碳酸钙产品应用,对细度和粒度分布要求不高,可适当选用粒度分布差距较大的复配产品,这样小粒子会进入大粒子的空隙,堆积密度变大,产品整体吸油量会减小。

对于高质量产品应用,细度高、粒度分布窄的碳酸钙有助于提高制品性能,这时候就需要通过表面改性来解决吸油值的问题。

3、表面改性

表面改性是有效降低粉体吸油值的重要手段之一。碳酸钙表面改性后,聚集态颗粒减少,分散性提高,颗粒间空隙减少,另外,改性分子使碳酸钙表面极性减弱,颗粒间摩擦力减小,润滑性提高,粉体堆积更加紧密,堆积密度增大,吸油值自然减小。

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改性后的纳米碳酸钙TEM图


碳酸钙生产工艺变量对吸油值的影响

1、二次碳化时间的影响

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碳化过程对吸油值的影响

碳化反应至终点,容易发生返碱现象,这是因为CaCO3颗粒在反应中包覆了一定量的Ca(OH)2微粒,被包覆的Ca(OH)2会不断地从CaCO3颗粒表面游离出来而导致体系“返碱”,通过碳化,能使溶液中的Ca(OH)2反应彻底,确保产品pH值达标。同时二次碳化对新生成的CaCO3颗粒进行表面修整,使其平滑光亮,表面能降低,不仅可以降低产品的吸油值,而且能有效阻止颗粒之间发生团聚。在实际生产中,根据返碱量,二次碳化时间一般控制为1~2 min。

2、晶型控制剂用量的影响

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晶型控制剂对吸油值的影响

碳化反应包括碳酸钙晶核的生成和晶体的长大,在碳化反应初期,随着晶型控制剂用量的增加,成核速率大于成长速率,制得的纳米碳酸钙粒径小,比表面积大,屈服值高,但吸油值也相应升高。

3、表面活性剂用量的影响

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表面处理剂用量的影响

随着表面处理剂用量的增大,纳米碳酸钙的吸油值不断下降。但当处理剂用量增加到一定程度后,吸油值几乎不再下降,而且体系中过量的处理剂导致屈服值降低。

结语

从微观角度看,吸油值与粉体颗粒间的空隙、粒子的表面性能及粉体的比表面积有关。纳米颗粒未改性时呈聚集态,颗粒间的空隙较大,此时粉体的吸油值会上升。

粒子表面的亲水、亲油性能对吸油值的影响很大,粉体经改性后,亲油性增大,表面能减小,吸油值减小,分散性更好。从另一个角度讲,获得吸油值较小的碳酸钙,可以使颗粒的分散性以及亲油性都得到很大的改善。

此外,在生产超细碳酸钙过程中,当然首先考虑粒径大小,分散性能。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。

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