發布時間:2020-12-05
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對(dui)超(chao)細碳酸(suan)鈣(gai)來(lai)說,粒徑、比表面積、晶形和吸油值等是重要(yao)的(de)幾項技術指(zhi)標(biao),直接影(ying)響著超(chao)細碳酸(suan)鈣(gai)的(de)應用(yong)性能。
當(dang)然,這里并不否認其它幾項指(zhi)標的重要性,只是其它幾項指(zhi)標在工業上相對更容易(yi)實現而已。
但對(dui)于專用(yong)品(pin)而言,用(yong)途不同,對(dui)超細碳酸鈣各(ge)項(xiang)技(ji)術指標的側重(zhong)也(ye)不一樣(yang),要求亦各(ge)不相同,不能一樣(yang)對(dui)待。
1.粒徑和比表面積
如何(he)使超細碳酸(suan)(suan)鈣一次粒子的(de)平均粒徑(jing)達(da)到0.02~0.1μm,是超細碳酸(suan)(suan)鈣的(de)基礎(chu)指標,固然很重要(yao),否則(ze)就不稱其為超細碳酸(suan)(suan)鈣。
但嚴格上(shang)講,這只(zhi)完成了生產超細碳酸鈣任務(wu)的(de)(de)一半(ban)。如果表面處(chu)理技術和分散技術跟不上(shang),會使生成的(de)(de)一次粒(li)子團聚成大顆(ke)粒(li)的(de)(de)二次粒(li)子,粒(li)徑可(ke)達(da)幾百納米(mi)。
因此,在透射電(dian)鏡(TEM)下,觀察到(dao)或拍(pai)攝到(dao)的(de)(de)(de)照片只能反映一(yi)次粒子的(de)(de)(de)大(da)小,并不能反映團聚(ju)后二(er)次粒子實(shi)際粒徑的(de)(de)(de)大(da)小(因制樣過程中,作了一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)技術處理(li)),這種團聚(ju)嚴(yan)重的(de)(de)(de)超細(xi)碳酸(suan)鈣,用BET測出的(de)(de)(de)比表面積比較小。
所以,只有用透射(she)電鏡(jing)觀察和比表面(mian)積測定相互配合,才能(neng)對超細(xi)碳酸鈣的微(wei)細(xi)程(cheng)度、顆粒的晶形、分散狀況(kuang),得(de)出比較(jiao)科學的較(jiao)的判斷。
超細碳(tan)(tan)酸(suan)鈣的(de)平(ping)均粒(li)(li)(li)徑與其(qi)比(bi)表面積(ji)有著內在的(de)聯系。有的(de)研究者采用(yong)沉降(jiang)體(ti)積(ji)來(lai)確定粒(li)(li)(li)徑的(de)大小。眾所周知,影響(xiang)(xiang)(xiang)碳(tan)(tan)酸(suan)鈣沉降(jiang)體(ti)積(ji)的(de)因(yin)素,除粒(li)(li)(li)徑大小外(wai)(石灰石質量(liang),石灰煅燒質量(liang),石灰消(xiao)化(hua)、碳(tan)(tan)化(hua)條件等(deng)都會影響(xiang)(xiang)(xiang)粒(li)(li)(li)徑大小),還有碳(tan)(tan)酸(suan)鈣的(de)晶形(xing),而(er)且碳(tan)(tan)酸(suan)鈣晶形(xing)具(ju)有多樣性,同一種晶形(xing)也(ye)因(yin)其(qi)不(bu)(bu)是十分規則的(de)幾何(he)形(xing)貌,相互之間也(ye)不(bu)(bu)可(ke)能相同,故晶形(xing)對(dui)沉降(jiang)體(ti)積(ji)的(de)影響(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)較復雜(za),所以,用(yong)沉降(jiang)體(ti)積(ji)的(de)方法來(lai)確定粒(li)(li)(li)徑的(de)大小不(bu)(bu)夠科學,誤差較大。
為有效(xiao)阻止二次(ci)粒子(zi)的(de)團聚,超(chao)細碳(tan)酸鈣一般都要表(biao)面改性處理,因為表(biao)面處理的(de)過程(cheng)除有效(xiao)改善超(chao)細碳(tan)酸鈣的(de)活(huo)性外,也是有效(xiao)阻止二次(ci)粒子(zi)團聚的(de)過程(cheng)。
對某種專(zhuan)用品(pin)種的(de)超細碳(tan)酸鈣而(er)言(yan),為(wei)更好(hao)地適應用戶的(de)要求,既有(you)晶形(xing)、粒徑的(de)不同,又有(you)表面處理劑的(de)選擇,也有(you)處理過(guo)程中的(de)經驗和訣(jue)竅。
因(yin)此,對不同用途的(de)超細碳酸(suan)鈣專用品種,用一個統(tong)一的(de)標準去衡量是很困(kun)難的(de)。
2.晶形
對超細碳酸鈣來說(shuo),晶形(xing)也是一個很(hen)重要(yao)的技術指標。
眾所周知,普通(tong)輕質碳(tan)酸鈣(gai)是紡錘形(xing),如(ru)用于PVC塑(su)料中,會產生較大的應力,使塑(su)料薄膜產生白(bai)化現象(xiang)。作(zuo)為(wei)超細碳(tan)酸鈣(gai),則應該根據用途不(bu)同(tong)而產生不(bu)同(tong)晶形(xing)的產品。例(li)如(ru):
塑(su)料用(yong)(yong)超(chao)細碳酸(suan)(suan)鈣(gai),晶形(xing)要求結構簡單,堆(dui)集體積小一點(dian),吸油值低一些,所以立(li)方體或球形(xing)為好。粒徑0.072μm超(chao)細碳酸(suan)(suan)鈣(gai)對PVC塑(su)料有一定(ding)增(zeng)強作用(yong)(yong),可使(shi)(shi)制品表面細潔,光澤好,電(dian)絕緣性(xing)能(neng)好,用(yong)(yong)于軟(ruan)質電(dian)纜料中,在增(zeng)加一倍(bei)以上(shang)填充量的情況下(xia),仍能(neng)保(bao)持其性(xing)能(neng)符合國(guo)家規定(ding)的標準,用(yong)(yong)在塑(su)料薄膜中,可減少白化現(xian)象并可提高(gao)低溫伸長(chang)率(lv);用(yong)(yong)于硬質塑(su)料,如塑(su)料門(men)窗(chuang)和各(ge)種異型材,可提高(gao)抗沖擊強度(du),使(shi)(shi)缺口沖擊強度(du)可達49.1kJ/m2。
橡(xiang)膠(jiao)用超(chao)細(xi)碳(tan)酸(suan)(suan)鈣,鏈鎖(suo)狀(zhuang)的(de)補強(qiang)性(xing)能好(hao)。鏈鎖(suo)狀(zhuang)超(chao)細(xi)碳(tan)酸(suan)(suan)鈣是幾(ji)個乃至幾(ji)十個碳(tan)酸(suan)(suan)鈣晶粒沿(yan)一個方向(xiang)結合(he)而成,它在橡(xiang)膠(jiao)中(zhong)有空間(jian)立體結構,有很好(hao)的(de)分散性(xing),在與橡(xiang)膠(jiao)混煉時,碳(tan)酸(suan)(suan)鈣的(de)鏈斷裂,形(xing)成活性(xing)斷面(mian),與橡(xiang)膠(jiao)鏈結合(he)得(de)更牢(lao)固,從而提高其在橡(xiang)膠(jiao)中(zhong)補強(qiang)作用。不同(tong)形(xing)狀(zhuang)的(de)超(chao)細(xi)碳(tan)酸(suan)(suan)鈣在橡(xiang)膠(jiao)中(zhong)的(de)補強(qiang)性(xing)能由強(qiang)變弱的(de)順序為:鏈鎖(suo)形(xing)、針形(xing)、球形(xing)、立方形(xing)。
油墨用(yong)超細(xi)碳酸(suan)鈣,立(li)方形好(hao),這也是由(you)油墨的性質決(jue)定的,在(zai)樹脂型(xing)油墨中,填(tian)充超細(xi)碳酸(suan)鈣以后,要求高光(guang)澤、透明性好(hao)且流動性好(hao)。立(li)方形對油墨的光(guang)澤有利。
造紙涂布用沉淀(dian)碳(tan)酸(suan)鈣(gai),一(yi)般不屬于超細(xi)碳(tan)酸(suan)鈣(gai)的(de)范(fan)疇,其粒徑大都在微細(xi)碳(tan)酸(suan)鈣(gai)的(de)范(fan)圍內(粒徑0.1~1μm),但有(you)一(yi)點相同,就是對(dui)晶形也有(you)一(yi)定的(de)要(yao)求(qiu)(qiu)。如要(yao)求(qiu)(qiu)不透明(ming)度(du)(du)(遮蓋率)、高粘(zhan)濃(nong)度(du)(du)、白(bai)度(du)(du)以及對(dui)油墨的(de)吸收性能等。因此,片狀晶形、立(li)方晶形是較(jiao)理(li)想的(de)。
綜(zong)上所述,不僅要確(que)保超(chao)細碳酸鈣粒徑為0.02~0.1μm,而且要依據用途(tu)確(que)定產(chan)品晶形的類別,才能產(chan)生出適(shi)銷對(dui)路的產(chan)品。
3.吸油值
超細碳酸鈣吸油值(zhi)的大小對(dui)其(qi)應用(yong)性能很重(zhong)要,尤其(qi)對(dui)塑料(liao)(liao)、涂(tu)料(liao)(liao)、油墨的應用(yong)性能更為重(zhong)要。如吸油值(zhi)大,用(yong)于(yu)塑料(liao)(liao)就會消耗大量的增塑劑;用(yong)于(yu)涂(tu)料(liao)(liao)、油墨就會增加(jia)黏度。因此,吸油值(zhi)不能太高(gao)。
影響(xiang)某種粉體吸油值大(da)小的因(yin)素(su),除去該物質本(ben)身的物性外,其(qi)它因(yin)素(su)也很(hen)多,其(qi)中粉體粒徑大(da)小是一個重要因(yin)素(su)。
因此(ci),作為超細(xi)碳酸(suan)鈣,首先考慮(lv)的是超細(xi)碳酸(suan)鈣粒(li)(li)徑(jing)的大小,分(fen)散(san)性能如何,是否達(da)到了與其(qi)(qi)粒(li)(li)徑(jing)大小相對應的比表(biao)面積(ji),在此(ci)基礎上,再考慮(lv)如何降(jiang)低其(qi)(qi)吸油值(zhi),只(zhi)有這樣,才(cai)有實際意義。假如其(qi)(qi)分(fen)散(san)性不好(hao),二次粒(li)(li)子團聚很厲害,比表(biao)面積(ji)很小,這種情(qing)況下,即使吸油值(zhi)較低,在應用(yong)時也(ye)沒實際意義。
4.主含量
超細(xi)碳(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)的(de)主含量(liang)(氧化(hua)鈣(gai))相對而言,在(zai)一定的(de)范圍內(nei)(nei)不(bu)應限制(zhi)太嚴。因為,在(zai)多數情況下,超細(xi)碳(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)是作為一種功能性填(tian)料,對被填(tian)充物產生(sheng)影響的(de)是物理(li)(li)性能,而很少是化(hua)學性能,而超細(xi)碳(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)主含量(liang)在(zai)一定的(de)范圍內(nei)(nei)都能滿(man)足其物理(li)(li)性能的(de)要求。
在(zai)超(chao)細(xi)(xi)(xi)碳(tan)酸鈣(gai)的(de)制(zhi)備(bei)過(guo)程中,為了制(zhi)得各種(zhong)晶(jing)形、分散性(xing)能好、活(huo)化(hua)性(xing)能優良的(de)超(chao)細(xi)(xi)(xi)碳(tan)鈣(gai)以滿足塑料(liao)、橡膠(jiao)、油墨等不同產品的(de)要求,通常(chang)需(xu)要加進某些(xie)(xie)控制(zhi)劑(ji)、分散劑(ji)、表面處(chu)理(li)劑(ji)等,一般情況下,這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)有意加進去的(de)“雜(za)質”,對超(chao)細(xi)(xi)(xi)碳(tan)酸鈣(gai)的(de)應(ying)用(yong)性(xing)能是沒有影響(xiang)的(de),甚至(zhi)是有好處(chu)的(de)。而由于(yu)有意加進了這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)所(suo)謂的(de)雜(za)質,超(chao)細(xi)(xi)(xi)碳(tan)酸鈣(gai)的(de)主含量(氧化(hua)鈣(gai))就(jiu)肯定要受到(dao)影響(xiang)。
當然,對其中某些(xie)有(you)害(hai)元素,如鐵、錳等,無論是原料(liao)中帶進的(de),還(huan)是制(zhi)(zhi)備(bei)中帶進的(de),都應(ying)(ying)該嚴(yan)格(ge)控(kong)制(zhi)(zhi),因為(wei)這(zhe)些(xie)有(you)害(hai)雜質,不(bu)(bu)僅(jin)影(ying)(ying)響制(zhi)(zhi)品(pin)的(de)顏色,還(huan)會(hui)加(jia)快樹(shu)脂本身的(de)降解速度,加(jia)速樹(shu)脂的(de)老化,應(ying)(ying)嚴(yan)格(ge)避免。還(huan)有(you)些(xie)雜質如硅、鋁、鎂等,除對超細碳酸鈣的(de)白度有(you)不(bu)(bu)利的(de)影(ying)(ying)響外(wai),也(ye)對生產工藝中的(de)操作有(you)不(bu)(bu)利的(de)影(ying)(ying)響。在選擇石(shi)灰石(shi)原料(liao)時,也(ye)要(yao)加(jia)以(yi)控(kong)制(zhi)(zhi)。
由此可見,對超(chao)細碳酸鈣的主含量(liang)(氧化(hua)鈣),在適當的范圍內(nei),不應要求(qiu)過嚴,否則就會影響(xiang)到一些專(zhuan)用品種的發(fa)展。
綜(zong)上所述,超細碳酸鈣的(de)(de)(de)重點發(fa)展(zhan)方向是(shi)專用(yong)化(hua)(hua)、系(xi)列化(hua)(hua)、多品(pin)種(zhong)化(hua)(hua)、功能(neng)化(hua)(hua)。認為只要生產出粒徑(jing)為0.02~0.1μm的(de)(de)(de)超細碳酸鈣,不(bu)(bu)(bu)問晶(jing)形,不(bu)(bu)(bu)管(guan)分散性(xing)和(he)活(huo)化(hua)(hua)性(xing)就可用(yong)于(yu)橡(xiang)膠、塑(su)料(liao)、油墨、涂料(liao)、造紙(zhi)等一(yi)切(qie)領(ling)域,是(shi)不(bu)(bu)(bu)符合實際(ji)的(de)(de)(de)。應根(gen)據用(yong)途的(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)同(tong),對(dui)(dui)粒徑(jing)大小、晶(jing)體(ti)形狀、比表面(mian)積(ji)、吸油值、主含(han)量(liang)等提出具(ju)有針(zhen)對(dui)(dui)性(xing)、各具(ju)特色的(de)(de)(de)要求(qiu)(qiu),使(shi)之(zhi)更能(neng)滿(man)足不(bu)(bu)(bu)同(tong)行業、不(bu)(bu)(bu)同(tong)用(yong)戶的(de)(de)(de)要求(qiu)(qiu)。因此(ci)對(dui)(dui)不(bu)(bu)(bu)同(tong)用(yong)途的(de)(de)(de)超細碳酸鈣專用(yong)品(pin)種(zhong),用(yong)一(yi)個(ge)統一(yi)的(de)(de)(de)標(biao)準去(qu)衡量(liang)是(shi)很困難(nan)的(de)(de)(de)。
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