【原创】如何提高碳酸钙的高值化应用,讲透了!——江西广源化工有限责任公司产品研发中心彭鹤松主任


来源:中国粉体网   昧光

[导读]  “2021全国碳酸钙产业高值化发展交流大会”期间,彭鹤松主任所作报告的重点内容。

中国粉体网讯  “高值化不仅是应用的附加值比较高,同时还要兼具一些功能性,碳酸钙作为一种传统的填料用在塑料中最大的作用就是降低成本。我们应在给客户降低成本的同时提高一些应用性能指标,这才能称之为高值化应用,与此同时碳酸钙本身附加值也会得到提高。”江西广源化工有限责任公司产品研发中心彭鹤松主任在“2021全国碳酸钙产业高值化发展交流大会”期间,接受粉体网采访时如是说。

 

回顾“2021全国碳酸钙产业高值化发展交流大会”期间的采访与报告,我们会发现彭鹤松主任对碳酸钙事业始终秉持一颗经得起研磨的“匠心”!他所作《碳酸钙在塑料领域中的高值化应用》专业报告为300余名业内与会者从原矿、工艺、产地、塑料应用等多角度阐述了碳酸钙的重点知识。


 

江西广源化工有限责任公司产品研发中心彭鹤松主任在报告中

 

在会议报告中,彭鹤松主任将生产重质碳酸钙的干法和湿法工艺分别做了介绍,他指出:干法一般生产2500目以下的重钙,若生产2500目以上的重钙在技术上是可行的,但能耗高和成本较高,在经济上“不可行”。重质碳酸钙实现超细化的方式最好通过湿法研磨,湿法研磨将成为未来重质碳酸钙超细化方向的必然途径。此外,彭鹤松主任还重点讲述碳酸钙在色母粒中部分代替钛白粉的创新应用,并分析碳酸钙对PVC压延膜性能的影响,报告内容现场收获与会者一致好评。


 

中国粉体网专访 彭鹤松主任

 

以下内容为彭鹤松主任所作报告的重点内容,与大家分享。

 

1碳酸钙分类

 

原矿——白云石

 

白云石属三方晶系的碳酸盐矿物,它的晶体结构像方解石,常呈菱面体。主要成分碳酸镁钙CaMg(CO3)2,莫氏硬度在3.5-4。CaO理论含量30.4%,MgO理论含量21.7%。常有铁、锰等类质同象(代替镁)。当铁或锰原子数超过镁时,称为铁白云石或锰白云石,纯者为白色,含铁时呈灰色,风化后呈褐色。因构成白云石的化学成分 对酸性物质不敏感,白云石具有更佳的耐候性。

 

原矿——石灰石

 

石灰石是一种含有单个方解石矿物成分的岩石,为细小或隐晶质的结合体,是浅海-深海沉积的碳酸钙沉积物。碳酸钙的成分占95%以上,其含有的另外少量矿物质有白云石、菱铁矿、石英长石云母以及能够体现石材颜色的粘土矿物质,莫氏硬度3.0。成分纯净的石灰石是白色的。褐铁矿和菱铁矿使石灰石产生黄褐色的图案和颜色,如血红色、海绿色、亚氯酸盐绿、沥青灰直至黑色。

 

原矿——大理石

 

大理石是产在云南大理的岩石而著名,故称为大理石,是一种石材的统称,它的岩石学名称叫做白云岩,是石灰岩或泥质灰岩经过区域性低温热液蚀变变质而形成新的岩石,也叫变质或重新结晶的石灰石,它的形成机理很复杂, 时间跨度也很长,变质的深度,在不同地区也不尽相同。具有晶体结构,结构致密,碳酸钙的成分占95%以上,硬度在2.5-5之间。比如我们所说的“天下第一白”雅安汉白玉。 大多数典型的石灰石孔隙密度小于1%,大理石与之相比,密度要大的多。

 

原矿——方解石

 

方解石矿三方晶系,常呈复三方偏三角面体及菱面体结晶,(敲击得方形碎块---命名由来),集合体呈晶簇、粒状、钟乳状、鲕状或致密状,无色或,白色,玻璃光泽,硬度2.7—3。属纯的CaCO3晶体矿,或言石灰石的晶体状态,但是矿石成分也会有其他同像替代物(如Mn、Mg、Zn、Fe等),量多时成为变种。含有基它金属杂质(Fe、Mn、Cu等)时候呈现出淡红,淡黄,淡茶,玫红, 紫,多种颜色,条痕白色。根据其晶体大小规则不一分为大方解和小方解。

 

2碳酸钙生产工艺

 

2.1重钙干法、湿法生产工艺流程


 



根据生产方式的不同分为重钙和轻钙,重钙是用机械方法直接粉碎天然矿石而制得,轻钙则是由化学方法制得,轻钙的制备方法有多种,包括:碳化法、纯碱(Na2CO3)-氯化钙法、苛化碱法、 联钙法、苏尔维法等,但国内实现工业生产的主要是碳化法。

 

2.2重钙与轻钙区别


 

湿法重质碳酸钙粉体优势

 

①质量稳定性,重钙质量稳定性优于轻钙。重钙生产工艺简洁,轻钙生产工艺更加复杂,影响因素更多,不仅受原矿质量影响,包括反应温度,CO2浓度、压力,浓度等。

 

②轻钙的单个粒子的粒径要小于重钙,粒度分布较窄,但 团聚现象更严重,流动性没有重钙好。

 

③轻钙沉降体积大,结构更为“蓬松”,堆积密度小,添加于塑料制品中,其刚性不够(比如应用于扣板)。

 

④轻钙吸油值远高于重钙,就算是改性过得轻钙,其吸油值也要高于重钙,一般纳米活性碳酸钙在25-40。

 

3国内碳酸钙产地


 


国内重钙主要产地



国内轻钙主要产地

 

4碳酸钙在色母粒中的创新应用

 

4.1色母概念

 

色母又名色种,色母是一种新型高 分子材料专用着色剂,亦称颜料制备物。它由颜料或染料、载体和添加剂三种基本要素所组成。

 

4.2无机粉体填料在色母粒中的作用

 

①增量、降低成本

 

②提高耐热性;

 

③改进散光性,起到遮光或者消光的作用;

 

④改善电镀性能或者印刷性能;

 

⑤减少制品尺寸收缩率、提高制品的尺寸 稳定性;

 

⑥替代部分颜料,提高其分散性。

 

4.3采用无机填料替代颜料的思路

 

无机填料粒子硬度比颜料粒子大,色母粒体系中添加适量的无机填料粒子后。在加工时,无机填料粒子会对颜料粒子起到研磨,同时也会对颜料粒子起到阻隔和分散的作用,从而可以减少颜料粒子团聚体在制品中的出现,使颜料在塑料中的着色性能、分散性能和遮盖性能不会下降,甚至有所提高。

 

4.4粉体填料在色母粒中应用性能评价体系

 

色彩性能、分散性能、加工流变性能、耐热性能

 

5超细CaCO3替代部分钛白粉 实验报告分析

 

5.1样板反射率

 

锐钛型:其中CaCO3替代量为20%时,样板的反射率下降最小。

 

金红石型:其中CaCO3替代量为10%时,样板的反射率下降最小。

 

5.2色差影响

 

超细CaCO3替代比例为10时,样板的色差最小,为0.81,且所有样板的色差均小于1.55。

 

超细CaCO3替代比例为20 时,样板的色差最小,为0.69,且所有样板的色差均小于1.50。

 

5.3薄膜透过率

 

锐钛型:当超细CaCO3的替代比例为10 时,薄膜的透过率低于纯钛白粉的薄膜,的超细CaCO3替代钛白粉后,提高了薄膜的遮盖力。

 

金红石型:随着超细CaCO3替代比例的增加,薄膜的透过率逐渐上升,碳酸钙的加入在一定程度上降低了薄膜的遮盖率。

 

白度:碳酸钙的加入在一定程度上降低了其白度, 但只要分散效果好的话,可以得到比纯钛白母粒更好的白度。

 

此外,报告中给出碳酸钙在PVC薄膜中的创新应用案例的分析数据,从现场阐述的结论中有三条重点信息。

 

①湿法超白超细碳酸钙粒径分布窄,吸油值低,团聚少,分散性和流动性好。

 

②配方中光泽度和比重与复合轻质纳米钙一致时,遮盖力和耐热性和拉伸强度能够优于复合轻质纳米钙。

 

③湿法超白超细碳酸钙应用于车贴膜中,膜光泽度、拉伸强度、遮盖力和耐热性都能够优于复合轻质纳米钙,且比重可一致。(完)

 

感谢阅读,以上内容由粉体网编辑根据彭鹤松主任专访问题与会议报告综合整理,请勿以某人、某企名义标识原创,本文重在分享、学习。

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作者:昧光

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