来自碳酸钙粉体生产厂家的实战经验


来源:中国粉体网   黑金

[导读]  在碳酸钙生产加工过程中,常会碰见各种各样的问题。对此,小编整理了相关碳酸钙粉体生产厂家的实战经验,以供参考。

中国粉体网讯  在碳酸钙生产加工过程中,常会碰见各种各样的问题。对此,小编整理了相关碳酸钙粉体生产厂家的实战经验,以供参考。


一、造成碳酸钙碱度高的主要原因是?


碳酸钙作为重要的填料广泛应用在橡胶制品加工生产中,但是很多厂家生产的橡胶都不同程度的存在发黄,发脆等问题。其中碱度往往是很多厂家容易忽略的因素。


工业沉淀碳酸钙碱度,实际上是生产过程中由于某种原因而导致的游离碱。游离碱是指碳酸钙生产中,产品未转化成碳酸钙而是以氢氧化钙形式而存在的物质。碱度过高,会和塑料其它增塑剂反应,引起塑料发脆、发黄等。由此可见,游离碱是碳酸钙产品中一项重要技术指标,必须在生产中严格控制。 


造成碳酸钙碱度高的主要原因,是碱式碳酸钙的形成。


1.石灰过烧


在石灰煅烧过程中,由于块度大小不一,掌握不好,很容易使石灰出现过烧现象,过烧石灰消化用水多,水温低消化不完全,产生石灰微粒。在碳化时所生成碳酸钙以微细颗粒为晶核、沉积在上面,形成碳酸钙包覆着氧化钙粒子。氧化钙结晶为立方体而碳酸钙结晶为斜方六面体,这两种结晶体的晶间夹角不同,在升温后发生不同的膨胀系数,而造成晶粒破碎,使氧化钙游离出来,而显碱性。 


2.游离碱偏高


碱式碳酸钙,特别是在冷天,由于气温低,氢氧化钙溶解度大,在碳化过程中,石灰乳中存在着氢氧化钙固体和水溶性氢氧化钙离子,再与二氧化碳进行碳化反应,是在碱性溶液中发生的,因此产生了碱式碳酸钙。这种碱式碳酸钙随着碳化液的温度和二氧化碳通入量而发生变化,转变成三种不同结构的碳酸钙(方解石型、灵石型、文石型)。当碳化到终点时,PH=8~10,偏碱性,不能把碱式碳酸钙破坏掉。这些碱式碳酸钙还没有来得及变化,进入下道工序,当进入回转烘干机后,温度升高碱式碳酸钙分解出氢氧化钙和碳酸钙,使碱度偏高。


碱度高,天气冷比热天更为突出,关键就是热天气温高,水温也高,石灰消化较好,同时碳化塔的温度也比较高,而氢氧化钙溶解度低,不易产生板状碱式碳酸钙,容易转变成碳酸钙。由此可见,热天气的碱度比冷天低。 


因此,在加工橡胶制品时,不仅要关注碳酸钙的粒子大小、白度、水份、沉降体积,矿物质元素等,还要关注碳酸钙的碱度!


二、碳酸钙厂家如何选用分散剂


涂布技术高速发展,要求碳酸钙厂家生产的碳酸钙具有超细粒径、高的固含量和流动性,但是超细碳酸钙研磨技术较为复杂,在高速研磨的过程中,保证固含量和粒度前提下,还要降低碳酸钙浆料的粘度,并且使回黏度不至于过高而影响涂布,同时研磨过程中会碳酸钙厂家产生大量的热,就需要能耐高温,且分散性好的分散剂来达到要求。


碳酸钙在研磨前,在要浆料中加入分散剂来在研磨过程中达到研磨的目的,那么选择的分散剂一般具备什么条件呢?PH,碳酸钙厂家提醒最好选择中性的分散剂,粘度低,水性,同时耐温度高,增加粉体的分散性,解聚等功能。


三、轻质碳酸钙质量衡量标准是?


轻质碳酸钙作为常用的填充母料,市场较大,用户较多,而无论对于使用者还是生产者,都得必须了解其质量标准。


不同用户对轻质碳酸钙产品质量要求不同,但均可分为基本要求与特殊要求:


(1)轻质碳酸钙基本要求


基本要求是指不同用户都有共同要求指标,如:CaCO3≥98%、MgCO3≤1.0%、盐酸不溶物≤0.2%(越低越好)、Fe≤0.12%(越低越好)、Mn≤0.01%(越低越好)等。


这些基本要求指标主要取决于石灰石质量、煅烧石灰质量、消化质量、石灰乳精制及窑气净化质量、干燥质量及其外界环境的污染情况,这在一般轻质碳酸钙生产厂严格管理,把好原料、燃料关,适当改造或增加部分设备,严格操作规程,减少外界污染均可达到。


(2)轻质碳酸钙特殊要求


特殊要求是指不同用户对轻质碳酸钙产品有不同或更为严格的要求,大多为物理指标。如:沉淀体积、粒度、晶型、吸油值、水分含量、白度、比表面积、筛余物。个别用户如医药、食品、饲料、日化等用户对其化学成分中Mn、Pb、Cu、重金属含量等有特殊要求,否则会影响人类健康。


因此,轻质碳酸钙产品档次高低,在一定程度上不是取决于其基本性质,而是取决于其特殊性质,在达到基本要求的前提下(一般轻质碳酸钙企业均可达到),只有提高物理指标,改善特殊性质,满足用户的特殊要求,才能提高轻质碳酸钙产品质量档次。


四、如何降低碳酸钙的吸油值?


在实际应用中,大多数碳酸钙填料都用吸油值这项指标来大致预测填料对树脂的需求量,即吸油值对选择填料具有重要的指导意义。


1.什么是吸油值?


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。吸油值通常以100g样品所需亚麻油的质量表示(%或mL/100g)。即指每100g样品,在达到完全润湿时需要用油的最低用量。吸油值=亚麻油量/100g样品。


吸油值的大小与粉体的粒度分布、颗粒形状、分散与凝聚程度、比表面积及表面性质等有关。


(1)粉体颗粒的粒度越细,比表面积越大,分布越窄,吸油值就越高;


(2)不同颗粒形状的吸油值:针状>片状>球状。针状粒子由于填充排列纵横交错,空隙较大,吸油量高;片状粒子混合在一起时呈平行排列,空隙减小,其吸油量低;整齐排列的球状粒子,其自由空间小,吸油量也小。


(3)晶体的表面缺陷少,完美程度高,其比表面积小,吸油量也低。


2.如何降低碳酸钙的吸油值?


(1)控制颗粒形貌


对于轻质碳酸钙(或纳米轻质碳酸钙)来说,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,调控碳酸钙的晶型和比表面积,从而降低其吸油值。


(2)控制细度和粒度分布


细度要适当,并非越细越好,粒径分布也要因需而定。


对于一般产品应用,如果碳酸钙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混合产品,这样小粒子会进入大粒子的空隙,堆积相对紧密,吸油量也会减小。


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


表面改性是降低粉体吸油值的重要手段。碳酸钙经过表面改性后,聚集态颗粒减少,分散度提高,颗粒间空隙减少,同时改性分子对碳酸钙表面的覆盖又使颗粒内的空隙减小,而且这一覆盖还改变了碳酸钙的表面性能,使其表面极性减弱,颗粒间摩擦力变小,润滑性变得更好,故堆积得更加紧密,堆积密度增大,吸油值减小。


专利《一种可显著降低碳酸钙吸油值的表面改性剂配方》中提到,将聚乙二醇、三乙醇胺和氨基硅油三种表面改性剂进行复合;然后将复合表面改性剂加热至50~95℃,按碳酸钙粉体质量的一定比例加入连续式粉体表面改性机中对碳酸钙进行表面改性。改性后的平均粒度(D50)5~10μm的重质碳酸钙粉体,对DBP的吸收值可以由改性前的0.26mL/g~0.30mL/g降低到0.13mL/g~0.17mL/g。


4种表面改性剂降低重质碳酸钙填料吸油值的强弱顺序为氨基硅油-804>聚乙二醇-200>三乙醇胺>一缩二乙二醇;同种改性剂,其用量不同时,吸油值不同,一般改性剂用量越大,吸油值越低;


采用氨基硅油-804改性剂且用量为1.00%时,改性样品的吸油值最低,达到0.115mL/g,改性后样品的热稳定性最好,热分解温度为325℃。


五、什么因素会影响重质碳酸钙厂家的产品质量?


1.纯度


重质碳酸钙厂家制品的色泽、外观不仅会受到纯度高低的影响,纯度高低还对材料的力学性能和加工性能产生影响。因此要求重质碳酸钙含量越高越好,杂质含量越低越好。


2.白度


白度高低主要影响制品的色泽、外观,在性能相同条件下,白度高更具有竞争优势,对材料的着色力影响也越小。


3.粒度及其分布


衡量重钙产品档次的一个重要指标是粒度及其分布,其主要影响材料的力学性能。粉粒径越细,比表面积越大、使用效果就越好,原生粒子加入树脂中的形式极易团聚以多聚集形态,分散不均匀,难以形成稳定的界面,使产品性能下降。因此,重质碳酸钙厂家生产的塑料用重钙并非越细越好,而是细度适当。


4.颗粒形态与晶型


重质碳酸钙粉的颗粒形态对塑料的填充与改性影响较大,如纤维状、薄片状对聚氯乙烯复合材料机械强度有利,但对成型加工性能不利:而球形填料与之相反,可提高材料成型加工性能,但降低了材料机械强度。晶型构造的影响已经在行业内开始受到关注。比如,重质碳酸钙厂家用粉碎机械做出来的重钙粉,细粉含量多,晶型为接近等粒状,既保证了分散性,又增强了力学性能,所以更受塑料行业青睐。


5.水分和低分子物质


水分和低分子物质对该产品都是一大忌,因为水分和低分子物质使制品表面产生缺陷和皱纹,严重时会使制品内呈蜂窝状或物料输送产生架桥断料。不仅影响制品的力学性能,还影响制品外观。


六、如何测定碳酸钙的含量


碳酸钙含量是评价产品质量的一项重要指标,实际生产中可通过以下方法评价碳酸钙的含量。


1.仪器分析法:包括原子吸收光谱法、电化学法、光度分析法、发射光谱法等。


2.化学分析法:包括EDTA络合滴定法、酸碱滴定法、氧化还原法和高温煅烧法。


(1)EDTA滴定法:用酸溶解本品,配成溶液,在一定条件下,用EDTA标准溶液滴定测钙离子的含量。


(2)酸碱滴定法:用过量的盐酸标准溶液与样品中碳酸钙反应,再用氢氧化钠的标准溶液回滴剩余盐酸,根据差量计算样品中含量。


(3)高温煅烧法:本品在高温下会发生化学反应,生成氧化钙,因此可以利用氧化钙的量求含量。


(4)氧化还原法:碳酸钙酸处理后会与草酸钠反应形成沉淀,经过滤洗涤溶于热的稀H2SO4中,用KMnO4标准溶液滴定H2C2O4。


注:信息来源贺州市新伟业粉体有限公司、惠州市惠丰新材料有限公司、江西科越科技有限公司等。针对碳酸钙各种问题,欢迎留言共同探讨。

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