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碳酸钙14大指标,对PVC产品都有哪些影响?

   2024-04-11 粉体技术网2270
核心提示:在聚氯乙烯制品加工过程中,碳酸钙作为填料用量非常大,不仅可以降低塑料制品生产成本,提高树脂利用率,同时也扩大了树脂的应用范围;填料的应用还赋予或提高制品特定的性能,如尺寸稳定性、阻燃性、电气绝缘性、不透明性及刚性,同时还能提高制品拉伸强度和冲击强度。

在聚氯乙烯制品加工过程中,碳酸钙作为填料用量非常大,不仅可以降低塑料制品生产成本,提高树脂利用率,同时也扩大了树脂的应用范围;填料的应用还赋予或提高制品特定的性能,如尺寸稳定性、阻燃性、电气绝缘性、不透明性及刚性,同时还能提高制品拉伸强度和冲击强度。图片

1、碳酸钙的色相

碳酸钙的色相有:红相、黄相、青相、灰相、红黄相等。碳酸钙色相的检测是将PVC 、碳酸钙、复合稳定剂按照 100 :25 :4.0 的比例进行热混合后制成干混合料,通过转矩流变仪对干混合料进行捏合,物料塑化出现塑化峰后停止试验,观察 PVC混合物塑化料的外观颜色,是否有明显的偏青、偏灰或偏红等现象。

2、表观密度的检测

粉体表观密度是指未压缩下单位粉体体积的质量。轻质碳酸钙粉体属于多孑L性颗粒聚集体,其表观密度反映了颗粒聚集状态和孔隙状态。碳酸钙的加工性能往往与碳酸钙的颗粒特性有一定关系,而与碳酸钙颗粒特性直接有关的粒度分布、孔隙率、孔径和孔径分布、比表面积 、密度分布、颗粒形态等数据,其检测依据聚氯乙烯树脂的表观密度检测方法,其检测设备简单、容易操作检测。重钙产品的堆积密度较大,一般为0.8~1.3g/cm3;轻钙产品的堆积密度较小,一般为0.5~0.7g/cm3,一些纳米碳酸钙产品的堆积密度甚至可达到0.28g/cm3左右。

3、吸油值

单位质量的填料能够吸收增塑剂二辛酯 (DOP) 的量称之为吸油值。在使用增塑剂的塑料制品中,如果填料的吸油值高,就会增大增塑剂的消耗。填料吸油值的大小与填料粒径大小、分布以及颗粒表面的构造有关。轻质碳酸钙的吸油值往往是重质碳酸钙的几倍,因此,在达到对树脂增塑同样效果的情况下,使用重钙可以减少增塑剂的用量。重钙由于颗粒大、表面光洁、比表面积小,因此吸油值较低,一般为40~60mL/100g;轻钙颗粒微细、表面较粗糙,比表面积大,因此吸油值较高,一般为60~90mL/100g。吸油值越低越好,如果吸油值过高会造成制品在混炼时过多地吸收增塑剂,使体系黏度升高,影响树脂的加工性能,增加增塑剂的用量,因而增大产品成本。因此降低吸油值,成为提高其应用性能的关键,目前低吸油值的碳酸钙产品在市场上具有明显的优势。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,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。

4、晶形

以立方体、球形为主,这些晶形的产品表现出的流动阻力较小,易于生产加工,且不影响塑料制品的表面光泽度。

5、粒径

应用于塑料中的纳米碳酸钙粒径一般控制在100nm左右,粒径过大不能体现纳米碳酸钙的效果,且会影响制品的外观;粒径过小会导致表面能增加,颗粒团聚严重,很难在加工时完全分散,导致制品表面出现颗粒。产品堆积密度的不同是重钙与轻钙最明显的区别。 重钙产品的堆积密度较大,一般为0.8~1.3g/cm3; 轻钙产品的堆积密度较小,一般为0.5~0.7g/cm3,一些纳米碳酸钙产品的堆积密度甚至可达到0.28g/cm3左右;

6、白度填料的白度高低对填充塑料材料及制品的色泽乃至外观有着至关重要的影响。通常白度越高,对填充塑料着色的影响越小,仅仅影响色彩的鲜艳程度。由于目前还没有完全透明的填料,因此填充塑料往往是不透明的,如果填料的颜色白度不高或呈其他色 泽,则只能做黑色或深色的塑料制品。重钙由于相对杂质较多,因此产品白度一般为89%~93%,极少数的产品能达到95%;轻钙产品纯净度较高,因此白度一般为92%~95%,部分产品可以达到96%~97%。

7、沉降体积沉降体积是单位质量的碳酸钙在100mL水中振荡并静置3h后所具有的体积。沉降体积越大说明产品粒度越小、密度越轻、产品档次越高。重钙的沉降体积为1.1~1.4mL/g;轻钙的沉降体积为2.4~2.8mL/g; 纳米轻钙的沉降体积为3.0~4.0mL/g。

8、分散性

应选择高分散性的纳米碳酸钙,如果纳米碳酸钙团聚严重,则二次粒径会比一次粒径大得多,而塑料加工混炼剪切力不是太强,有些团聚严重的纳米碳酸钙不容易打散,在应用时会引起局部缺陷,导致产品质量出现问题。

9、水分

水分控制应不高于0.5%,若水分过高,会使塑料表面产生气泡或空鼓等现象。

10、pH值

纳米碳酸钙的pH值应控制在10以下,若pH值偏高,会影响制品的白度,表面光泽度,使外观变差,同时pH高还会使体系的粘度升高,影响加工过程。重钙的pH值为8-9;轻钙的pH值为9-10。碱度pH值过高,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。

11、表面自由能

碳酸钙颗粒表面自由能的大小,关系到碳酸钙在树脂中分散的如何。比表面积不变时,表面自由能越大,颗粒之间越易于凝聚,影响分散效果。

12、比表面积

比表面积即单位质量的碳酸钙面积。它的大小对碳酸钙与树脂之间的亲和性、碳酸钙表面活化处理和成本都有直接的关系。普通重钙的比表面积一般为1m2/g左右,重质微细碳酸钙比表面积为1.45~2.1m2/g;普通轻钙的比表面积一般为5m2/g左右,轻质微细碳酸钙比表面积为27~87m2/g。

13、杂质含量

杂质含量高低不仅影响填充塑料制品的色泽、外观,还对材料的力学性能和加工性能产生影响。塑料行业用重钙原则上要求杂质含量越低越好,碳酸钙含量越高越好,影响塑料的主要杂质指标有氧化铁、氧化镁、二氧化硅等。氧化铁含量高会影响重钙粉的色泽,易发黄,特别是在进行表面处理时与硬脂酸等酸性物质结合,在高温条件下极易发黄,同时铁离子可加速塑料老化。氧化镁含量高的重钙粉会发灰,如含白云石的重钙粉加入聚乙烯和聚丙烯类塑料中会使整个填充物呈现灰色,因为白云石的主要成分是碳酸钙和碳酸镁。二氧化硅的存在,可能使聚氯乙烯发生轻度交联或引发热降解,降低其热稳定性;再者重钙粉中硅含量高会导致颗粒硬度增大,对塑料加工机械的磨损影响较大。

14、粒度及其分布

粒度及其分布是衡量重钙产品档次的一个重要指标,主要影响材料的力学性能。理论上来说,塑料用重钙粉粒径越细,填充到塑料中可使制品强度大大提高,但实际应用并非如此,重钙粒径越细,比表面积越大、表面能就越大,原生粒子极易团聚以多聚集态(凝集体)形式加入树脂中,分散不均匀,难以形成稳定的界面,使产品性能下降。轻质碳酸钙是通过化学方法生产的,密度2.4 —2.7g/cm3 ;重质碳酸钙是通过对碳酸钙矿石粉碎和研磨等物理机械方法生产的,密度2.7 —2.95 g/cm3。

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