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【广源集团技术分享】碳酸钙技术指标:下游产品的关键影响因素

来源: 江西广源化工有限责任公司 2024-08-26 16:56

慧正资讯:在当今多元化的工业领域中,碳酸钙作为一种重要的无机非金属矿物材料,其应用范围广泛,涵盖了塑料、涂料、橡胶、造纸、胶粘剂、油墨等诸多领域。碳酸钙的技术指标不仅直接影响其自身的性能和质量,更是决定下游产品质量的关键因素。

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粒  度

粒度是指颗粒的大小,粒度分布是指用一定方法反映出一系列不同粒径颗粒分别占粉体总量的百分比。常见的粒度测试方法有筛分法、显微镜法和激光法等。

筛分法分为干筛和湿筛两种形式。干筛法是将干燥的粉体材料放入一定目数的筛子中,借助机械振动的方式使粉体通过筛网,待筛分完成后统计筛余物的重量,并计算粉体的通过率。湿筛法和干筛法步骤差不多,区别在于湿筛法在筛分过程中要用水冲洗。

显微镜法是先将待测样品分散在载玻片上,选择适当的物镜目镜放大倍数并调节焦距到粒子的轮廓清晰,采用成像法直接观察和测量颗粒的平面投影图像,从而测得颗粒的粒径。

激光法是将待测样品与水配成一定浓度的悬浮液,然后倒入激光粒度仪的进样器里进行测试,利用折射率和吸收率等进行一个系统的测量和计算,从而得到一系列的粒径分布。

碳酸钙的粒径越小,材料的拉伸强度、冲击强度等力学性能越好,但如果粒径过小,可能会导致碳酸钙在材料中分散困难,反而降低材料的力学性能。粒度分布越均匀,碳酸钙在材料中就更容易分散,减少团聚现象,提高产品的均一性和稳定性,粒度分布不均匀可能会导致产品内部应力分布不均,影响长期稳定性。

白  度

白度是表示物质表面白色的程度,以白色含有量的百分率表示。测定物质的白度通常以氧化镁为标准白度100%,并定它为标准反射率100%。常见的白度测试方法有比色法和白度仪法。

比色法也叫目测法,就是把待测样品与白度已知的标准样进行比较,确定样品的白度。用白度仪测量时先用黑筒校零,再用标准板校准,最后将样品压实放进白度仪中进行测量,得出白度值。碳酸钙的白度只影响产品的外观。在对外观颜色有较高要求的产品中,如高档塑料制品、涂料等,高白度的碳酸钙能赋予产品更为纯净、美观的外观。反之,白度不足可能使产品色泽欠佳,难以满足市场对于美观的需求。

吸  油  量

吸油量是指油料浸润颗粒(100g无机粉体)的表面及填满颗粒之间空隙所需要的最低量。一般采用滴定的方式测量,称量5克待测样品置于平板上,用滴定管滴加精制亚麻仁油,缓慢滴加并用调刀用力压研使油渗入样品,直至试样形成稠度均匀的膏状物,恰好不裂不碎又不能粘附在调刀上即为终点,将期间消耗油的体积乘上20即可得到吸油量。

碳酸钙的吸油量越高,对塑料而言会消耗大量增塑剂,影响其加工性能,提高成本;对涂料和油墨而言会增加其粘度,影响其流动性和稳定性。

水  分

水分是指物质中所含水的质量与总质量的比值,通常表示为百分数。常见的水分测试方法有烘箱法和水分测定仪法。

烘箱法是在称量瓶中称10g待测样品放入105度烘箱中,至少加热1h,取出放干燥器中冷却后称重,重复以上操作,待样品恒重后就可计算水分含量。

水分测定仪法是先将水分测定仪进行校准,根据样品规定设定好合适的恒重条件,在样品盘中均匀铺放10g试样后启动测试,待测试完成后就可以得出水分含量。

碳酸钙中的水分过高会导致塑料制品表面粗糙,产生气泡、烧焦、分解等问题,影响产品的美观和力学性能。

沉  降  体  积

沉降体积是指单位质量的碳酸钙在100mL水中震荡并静置三小时后的体积。一般用具塞量筒测定,称10g试样置于装有30mL水的100mL具塞量筒中,加水至100mL,上下振摇3分钟,在室温下静置3小时后读数,读数除以质量即可得到沉降体积。

碳酸钙的沉降体积越大,说明它的粒径越小,能提供更好的分散性,确保碳酸钙均匀分布在材料中,从而提高复合材料的性能;沉降体积增大也能提供更好的光散射特性,有助于提高纸张的不透明度和白度;但沉降体积过高可能导致物料的流动性降低,增加能耗。

活  化  度

活化度是指经过表面处理的碳酸钙在特定溶剂中分散并漂浮的程度。常见的活化度检测方法是水相沉淀法,先称5g试样置于分液漏斗中,加入200mL水,以120次每分钟的速度往返振摇1分钟,放漏斗架上静置半小时左右,待明显分层后将下沉碳酸钙放入玻璃砂坩埚中,抽滤除去水,放进105度烘箱中干燥至质量恒定,计算出活化度。

碳酸钙经过活化后能降低吸油量,从而降低成本。碳酸钙的活化度越高,其与有机聚合物的相容性也越高,经过表面处理后的碳酸钙能够更好地与基体材料结合,减少应力集中,提升复合材料的整体性能。

比  表  面  积

比表面积是指单位质量的无机粉体所具有的总表面积。常见的比表面积测试方法有透气法和气体吸附法。

透气法是将样品置于测量装置中,在一定的温度和压力下,测量气体通过样品前后的流量或压差,记录实验数据,再用相关公式计算出样品的比表面积。

气体吸附法一般用比表面积仪测,先开氮气,然后开真空泵,再开比表面积仪,最后开电脑,称量样品管的重量,将干燥的试样装入样品管中,记下样品管和试样的质量,拿去脱气站进行脱气,记下脱气后样品和试样的质量,减去样品管的质量得到样品的质量,然后在样品管中放入玻璃棒,二者装载于设备的测试仓内,在软件中填写完相关参数即可开始测试,测试完成后即可得到样品的比表面积。

碳酸钙的比表面积越大,粒径越小,能提供更多的反应活性位点,从而增强涂料的附着力和硬度;比表面积增大能提高填充效果,增加材料的冲击强度等力学性能,但也可能增加吸油值,影响加工性能。

碳  酸  钙  含  量

碳酸钙含量是指物质中所含有的碳酸钙的质量,通常以百分数表示。常用的碳酸钙测试方法有酸碱滴定法和络合滴定法等。

酸碱滴定法是将待测样品与过量的氢氧化钾溶液反应生成沉淀,然后用盐酸滴定溶液,直至溶液呈中性,通过计算所滴定盐酸溶液的体积和浓度,可以确定样品中碳酸钙的含量。

络合滴定法是先称0.6g干燥的试样,用盐酸溶解后过滤并用水洗涤,滤液和洗涤液收集于250mL容量瓶中,稀释至刻度线,摇匀,此为试液A,用移液管吸25mL试液A置于250mL锥形瓶中,分别加入三乙醇胺溶液、水和钙指示剂,再用氢氧化钠溶液调成酒红色,用EDTA滴定至纯蓝色为终点,计算碳酸钙含量。

碳酸钙含量越高,其化学稳定性越好,不容易与其它物质发生反应;含量越高,其热稳定性越好,对于高温加工的材料尤其重要,可以防止在加工过程中发生分解;含量越高,其力学性能会更好,因为碳酸钙含量高说明杂质含量少,杂质少就会降低对材料力学性能的负面影响。

盐  酸  不  溶  物

盐酸不溶物是指粉体经一定浓度的盐酸处理后仍不能溶解的物质。盐酸不溶物含量的测定是称2g试样置于烧杯中,用少量水润湿,加入盐酸,加热至沸腾,趁热用滤纸过滤,用热水洗涤至滤液中无氯离子,将滤纸和不溶物放入瓷坩埚中,低温灰化后移入高温炉内,在875度左右灼烧至质量恒定,计算盐酸不溶物含量。

碳酸钙中的盐酸不溶物,如二氧化硅,会使聚乙烯发生轻度交联或引发热降解,降低热稳定性,而且硅含量高,颗粒硬度增大,对加工机械磨损较大;氧化铁,与化学助剂混合加工时易发生化学变化,且受热后易分解变黄,加速塑料老化等等。因此,严格控制盐酸不溶物含量对于保证下游产品的稳定性和安全性具有重要意义。

结  语

碳酸钙的技术指标深刻影响其应用效能,合理选择和使用碳酸钙,不仅要考虑其基本的物理化学性质,还要根据具体应用需求进行精细调整。科技进步与市场需求的多元化正驱动着碳酸钙生产与应用向更高层次的精细化与功能性发展,为下游产业的创新与升级不断注入新动力。展望未来,碳酸钙将继续在促进产业升级和环境保护的征途中扮演不可替代的重要角色。

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