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轻质碳酸钙和重质碳酸钙的区别

  众所周知,在塑料制品中加入碳酸钙可显著提高制品的性能,降低产品的成本,但是不同品种碳酸钙的改性效果大不相同。究竟是什么因素在其中起到作用呢?本文会介绍如何区分轻质碳酸钙和重质碳酸钙。

轻质碳酸钙和重质碳酸钙的区别(图1)

  1、来源方式不同


  轻质碳酸钙是化学合成的碳酸钙,又称沉淀碳酸钙、胶体碳酸钙或者活性碳酸钙,甚至可以生产出纳米碳酸钙,简称轻钙。它是将石灰石原料煅烧生成石灰和二氧化碳,再加水消化石灰生成石灰乳,其主要成分氢氧化钙,通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀,经脱水、干燥和粉碎制得,或者由碳酸纳和氯化钙进行复分解反应生成碳酸钙沉淀,经脱水、干燥和粉碎制得。重质碳酸钙简称重钙,是用机械方法直接粉碎天然的方解石、大理石、白垩、贝壳等制得。


  2、堆积密度不同


  重钙与轻钙最明显的区别就在于产品的堆积密度不同,重钙产品的堆积密度较大,一般为0.8~1.3g/cm3;而轻钙产品的堆积密度较小,多为0.5~0.7g/cm3;一些纳米碳酸钙产品的堆积密度甚至更低,可以达到0.28g/cm3左右。由产品的包装体积也可以粗略分辨出重钙和轻钙产品,一般重钙产品多为25kg/包,产品包装体积较小,而同等质量的轻钙产品包装体积明显较大,一些纳米碳酸钙产品还采用15kg/包或20kg/包的包装。


  习惯上我们常用沉降体积来衡量碳酸钙密度的大小,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(ml),沉降体积越大说明产品粒度越小、密度越轻、产品档次越高。重质碳酸钙的沉降体积为1.1~1.4ml/g,轻质碳酸钙的沉降体积为2.4~2.8ml/g,纳米轻质碳酸钙的沉降体积为3.0~4.0ml/g,通过沉降体积的不同可以初步判断轻质碳酸钙、重质碳酸钙和纳米碳酸钙。


  其实重钙和轻钙的复合制品的真实密度相差不大,一般重钙真实密度为2.6-2.9 g/cm3,而轻钙为2.4-2.6 g/cm3。也有人说两者真实密度一样,只是堆积密度不同。究其原因是因为轻钙的颗粒形状为纺锤形或者枣核形,占用体积比较大;而重钙的外观形状为块状居多,占用体积比较小。

轻质碳酸钙和重质碳酸钙的区别(图2)

  3、白度大小不同


  由于重钙产品相对杂质较多,因此产品白度一般为89%~93%,极少数的产品能达到95%。而轻钙产品因为化学合成制成,去除了很多杂质,产品纯净度很高,因此白度多为92%~95%,部分产品可以达到96%~97%,这也是轻钙产品多用于高档或浅色制品填充的主要原因。


  4、水分含量不同


  重钙产品水分一般为0.2%~0.3%,水分含量比较低同时也较为稳定,一些高档的重钙产品水分甚至可以达到0.1%左右。普通轻钙产品水分0.3%~0.8%,有时会有一定的波动不太稳定。传统上重、轻钙的区分就是用水份仪器测试水分,水分大到接近1%就是轻钙,小到0.1%以下为重钙。


  5、粒径大小不同


  重钙产品的粒径为0.5~45um不等,产品粒径因粉碎设备不同而不同。普通轻钙产品的粒径一般为0.5~15um,因颗粒形状为纺锤形难以准确测定,一般是一个范围;轻钙中的纳米碳酸钙粒径更细,尺寸一般为20~200nm。普通轻质碳酸钙的粒度一般在2500目左右,可以满足PVC管材和型材的性能需要,所以从粒度上考虑传统上PVC管材和型材都选用轻质碳酸钙。以前因粉碎设备的限制,重质碳酸钙达不到这个细度,现在重质碳酸钙的粒度完全可以满足需要,甚至比轻质碳酸钙更细,所以现在PVC管材和型材两者都可以选用。


  碳酸钙粒径的测定可以用粒度分析仪,进口的有马尔文,国产的有珠海欧美克的和丹东百特等等。


  6、味道不同


  轻钙因石灰石煅烧后去除掉很多杂质一般来说白度较高,纯度也较高,但国内的轻钙很多因为氧化钙反应不完全,残留有石灰味道,如果用于食品行业,如填充饼干则会有呛人的味道,而重钙没有。另外,过多的氧化钙会造成产品在水性体系偏碱性或者PH值不好调节,导致成品不稳定。此外,两者的磷酸含量不同,轻钙中有时为了调整PH值处于合理范围需要加入少量磷酸,而重钙则没有。


  结论:正确区分好轻质碳酸钙和重质碳酸钙,在具体配方设计时选取适合自己的碳酸钙具有重要的意义,这样就可以按需要选取材料,既可以满足性能又可以降低成本。