對超細碳酸鈣來說,粒徑、比表麵積、晶形和吸(xī)油值等是最重要的幾項技術指標,直接影響著超細碳酸鈣的應用性能。
當然,這裏並不否(fǒu)認其它幾項指標的重要(yào)性,隻是其它幾項指標在工業上相對更(gèng)容易實現而已。
但對於專(zhuān)用品而言,用途不同,對超細碳酸鈣各(gè)項技術指(zhǐ)標的側重也不一樣,要求亦(yì)各不相同(tóng),不能一樣對待。
1.粒徑和比表麵積(jī)
如(rú)何使(shǐ)超細(xì)碳酸鈣一次粒(lì)子的平(píng)均粒徑達到0.02~0.1μm,是超細碳酸鈣的(de)基礎指標,固然很重要,否則就不稱其為超細(xì)碳酸鈣。
但嚴(yán)格上講(jiǎng),這隻完成了生產超細碳酸鈣任務(wù)的一半。如果表(biǎo)麵處理技術和分散技術跟不(bú)上,會(huì)使生成的(de)一次粒子團聚成大(dà)顆粒(lì)的二次粒子,粒徑可達(dá)幾百納米。
因此,在(zài)透射電鏡(TEM)下,觀察(chá)到或拍攝到的照片隻能反映一次(cì)粒子的大小,並不能反(fǎn)映團聚(jù)後二次粒子實際粒徑的(de)大小(xiǎo)(因製樣過(guò)程中,作了一定的技術處理),這種團聚嚴重的超細碳酸鈣(gài),用BET測出的比表麵積比較小。
所(suǒ)以,隻(zhī)有用透射電鏡觀察和比表麵積測定(dìng)相互配合,才能對超細(xì)碳酸鈣的微細程度(dù)、顆粒的晶(jīng)形、分散狀況,得出比較科學的較全麵的判斷。
超細碳酸(suān)鈣的平(píng)均粒徑與其(qí)比表(biǎo)麵積有(yǒu)著內在的(de)聯係。有的研究者采用沉降體積來確定粒徑的大小。眾所(suǒ)周知,影響(xiǎng)碳酸鈣沉降體積的因素,除粒徑大小(xiǎo)外(石灰石質(zhì)量,石灰煆燒質量,石灰消(xiāo)化、碳化條件等都會影響粒徑大小),還有碳酸鈣的晶形,而且碳酸鈣晶形具有多樣性,同一種(zhǒng)晶形也因其不是十(shí)分(fèn)規則的(de)幾何形貌,相(xiàng)互之間也不可能相同,故晶(jīng)形(xíng)對沉降(jiàng)體積的(de)影響比較複雜,所以,用沉(chén)降體積的方法來(lái)確定粒徑的大小不夠科學,誤差較大。
為有效阻(zǔ)止二次(cì)粒子的團聚,超細碳酸鈣一般都要表麵改性處理,因為(wéi)表麵(miàn)處理的過程除有效改善超細碳酸(suān)鈣的活性外,也是有效阻止二次粒子團(tuán)聚的過程。
對某種專用品種的超細(xì)碳酸鈣而言,為更好地適應用戶的要求(qiú),既有晶形、粒徑的不同,又有表(biǎo)麵處理劑的選擇,也有處理過程中的經(jīng)驗和訣竅。
因此,對不同用途的超細碳酸鈣專用品種,用一個統一的標準去衡量是很困難的。
2.晶形(xíng)
對超細碳酸鈣來說,晶形也是一個很重要的技術指標。
眾(zhòng)所周知,普通輕(qīng)質碳酸(suān)鈣是紡錘形,如用(yòng)於PVC塑料中,會產生較大的應力,使塑料薄膜產生白化現(xiàn)象。作為超細碳酸鈣,則(zé)應該根據用途不同而產生不同晶形的產品。例如:
塑料用超細碳酸鈣,晶形(xíng)要求結構簡單,堆集體(tǐ)積小一點,吸油值低一(yī)些,所(suǒ)以立方體或(huò)球形(xíng)為好。粒徑0.072μm超細碳酸鈣對PVC塑料有一定增強作用,可使製品表(biǎo)麵細潔,光澤(zé)好,電絕緣性能好,用於軟(ruǎn)質電纜料中,在增加一倍以上填充量的情況下,仍能保持其性能符合(hé)國家規定的標準,用在(zài)塑料薄膜中,可減少白化現(xiàn)象並可(kě)提高低(dī)溫伸長率(lǜ);用於硬質塑料,如塑(sù)料門窗和各(gè)種異型材,可提高抗(kàng)衝擊強度,使缺口衝擊強度可達49.1kJ/m2。
橡膠用超細碳酸鈣,鏈鎖狀的補強性能最好。鏈鎖狀超細(xì)碳酸鈣是幾個乃至幾十個碳酸鈣晶粒沿一個方向結合而成,它在橡膠中有空間立體結構,有很好的分散性,在與橡膠混煉時,碳酸鈣的(de)鏈斷裂,形成活性(xìng)斷麵,與橡膠鏈結合得更牢固,從而大大提高其在橡膠中補強作用。不同形狀的超細碳酸鈣在橡膠中的補強性能由強(qiáng)變弱的順序為:鏈鎖形、針形、球形、立方形。
油墨用超細碳(tàn)酸鈣,立方形最好(hǎo),這也是由油墨的性質(zhì)決定的,在樹脂型油墨中,填充超細碳酸鈣以後,要求(qiú)高光(guāng)澤、透明性好且(qiě)流動性好。立方(fāng)形對油墨的光澤最有利。
造紙塗布用沉澱碳酸鈣,一般不屬(shǔ)於(yú)超細碳酸鈣的範疇,其粒徑大都在微細碳酸鈣的範圍內(nèi)(粒徑0.1~1μm),但有一點相同,就是(shì)對晶形(xíng)也有一定(dìng)的要求。如要求不(bú)透明度(遮蓋率)、高粘濃度、白度以及(jí)對油墨的吸收(shōu)性能等。因此,片狀晶形、立(lì)方晶形是較理想的。
綜(zōng)上所述,不僅要確保超細碳酸鈣粒徑為0.02~0.1μm,而且要依據用途確定產品晶形的類別,才能產生出適銷(xiāo)對路(lù)的產品。
3.吸油(yóu)值
超細碳酸(suān)鈣吸油值的大小對(duì)其應用性能很重要,尤其對(duì)塑料、塗料、油墨的應用性能更為重要。如吸油值大(dà),用於塑料就(jiù)會消耗大量的增塑劑;用於(yú)塗料、油墨就會增加黏度。因(yīn)此,吸油值不能太高。
影響某種(zhǒng)粉體吸油值大(dà)小的因素,除去該物質本身的物性外,其(qí)它因素也很多,其中粉體粒徑大小是一個重要因素。
因此,作為超細(xì)碳酸鈣,首先(xiān)考慮(lǜ)的是超細碳酸鈣粒徑的大小,分散性能如(rú)何,是否達到了與(yǔ)其粒徑大小相對應的比表麵積,在(zài)此基礎上,再考慮如何降低(dī)其吸油值,隻(zhī)有這樣,才有實(shí)際意義。假如其分(fèn)散性不好(hǎo),二次粒子團聚很厲害,比表麵積很(hěn)小,這種情況下,即(jí)使吸(xī)油值較低(dī),在應用時也沒實際意義。
4.主含(hán)量
超細碳(tàn)酸鈣的主含量(氧化鈣)相對而言,在一定的範圍內不應限製(zhì)太嚴。因為,在多數(shù)情況下(xià),超細碳酸鈣是(shì)作為一種功能性(xìng)填(tián)料,對被填充物產生影響的是物理(lǐ)性能,而很(hěn)少是(shì)化學性能(néng),而超細(xì)碳酸鈣主含量在一(yī)定的範圍內都能滿足其物理性能的要(yào)求(qiú)。
在超細碳酸(suān)鈣的製備過程中,為了製得各種晶形、分散性能好、活化性能優良的超細碳(tàn)鈣以滿足塑料(liào)、橡膠、油墨等不同產品的要求,通常需(xū)要加進某些控製劑、分散劑、表麵處理劑(jì)等,一般情況下,這些有意加進去的(de)“雜質”,對超細碳酸鈣的(de)應用性能是沒(méi)有影響的,甚至是有(yǒu)好(hǎo)處的。而由於有意加進了這些所謂的雜質,超細碳酸鈣的主含量(氧化(huà)鈣)就肯定(dìng)要受到影響。
當然,對其中某些有害元(yuán)素,如鐵、錳等,無論是原(yuán)料中(zhōng)帶進(jìn)的,還是製(zhì)備中帶進的,都應(yīng)該嚴格(gé)控製,因為這些有害雜質,不僅影響製品(pǐn)的顏色,還會加快樹脂本身的降解速度,加速樹脂的老化,應(yīng)嚴格避免。還有些雜質如(rú)矽、鋁、鎂等,除對超(chāo)細碳酸鈣的白度有不利的影響外,也對生產工藝(yì)中的操作有不利的影響。在選擇石灰石(shí)原料時,也要加以控製。
由此(cǐ)可見,對超細碳酸鈣的主(zhǔ)含量,在適當的範圍內,不應要求過嚴,否則就會影響到一些專用品種的發展。
綜上所述,超細碳酸鈣的(de)重點發展方向是(shì)專用化、係(xì)列化、多品種化、功能化(huà)。認為隻要生產出(chū)粒(lì)徑為0.02~0.1μm的超細碳酸鈣,不(bú)問晶形,不管分散性和活化性就(jiù)可用於橡膠、塑料(liào)、油墨、塗料、造紙等一切領域,是不符合實際的。應根(gēn)據用途的不同,對粒徑大小、晶體形狀、比表麵積、吸油值、主含量(liàng)等提出具(jù)有針對性、各具特色的要求,使之(zhī)更能滿足不同行業、不同用戶(hù)的要求。因此對不同用途的超細碳酸鈣專用品種,用(yòng)一個統一的(de)標(biāo)準去衡(héng)量是(shì)很(hěn)困難的(de)。