碳酸钙不仅可以降低塑料制品的原材料成本,而且还可以提高塑料材料的某些性能。研究结果表明,不同类型的碳酸钙可以显著提高基质塑料的性能,但轻碳酸钙和重碳酸钙的具体区别一直困扰着大多数用户,将从17个不同的角度介绍两者之间的差异。
主要成分
重碳酸钙主要是以方解石、大理石、石灰岩、白垩、白玉等天然矿物为原料,经机械研磨加工而成的粉末材料;
轻质碳酸钙主要是以石灰石为原料,通过煅烧、消化、碳化、脱水、干燥、分级等工艺获得的粉末材料。
产品堆积密度
重质碳酸钙与轻质碳酸钙较明显的区别是产品堆积密度的差异。
重质碳酸钙产品堆积密度大,一般为0.8~1.3g/cm3;
轻质碳酸钙产品堆积密度小,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。
吸油值
重质碳酸钙吸油值低,因为颗粒大,表面光滑,比表面积小。40-60mL/100g左右;
轻质碳酸钙颗粒细,表面粗糙,比表面积大,吸油值高,一般为60-90mL/100g左右。
白度
由于重质碳酸钙杂质较多,产品白度一般为89%~93%,少数产品可达95%;
轻质碳酸钙产品纯度高,白度一般为92%~95%,部分产品可达96%~97%。
含水率
重质碳酸钙产品的水分一般0.2%~0.3%,含水量相对较低,但也相对稳定,一些高档产品甚至可以达到水0.1%左右;
普通轻质碳酸钙产品水分0.3%~0.8有时会有一定的波动,不稳定。
粉体特点
重质碳酸钙的粉末特点是:颗粒形状不规则,颗粒有一定的棱角,表面粗糙;颗粒大小差异大,粒径分布宽,粒径大。破碎和细化不会改变重碳酸钙的晶体类型。方解石重碳酸钙一般为六方晶体,大理石重碳酸钙为立方晶体,主要与产地有关。
轻质碳酸钙粉的特点是:颗粒形状规则,可视为单分散粉;粒度分布较窄。轻质碳酸钙可分为纺锤、立方形、针、链、球、片、菱形等。
粒径
纺锤碳酸钙是轻质碳酸钙中较常见的晶体,平均长轴粒径为5-12μm,平均短轴粒径为1-3μm;
针状碳酸钙的平均粒径0.01-0.1μm,平均长径比为5-100;
链状碳酸钙的平均粒径0.01-0.1μm,平均长径比为10-50;
球形碳酸钙的平均粒径0.03-0.05μm;
立方碳酸钙的平均粒径0.02-0.1μm;
片状碳酸钙的平均粒径1-3μm。
由于氧化钙反应不完全,轻质碳酸钙有石灰的味道,如果填充饼干会有窒息的味道,而重质碳酸钙没有。
重质碳酸钙产品的粒径为0.5~45μm根据其原始平均粒径不等(d)分为:粗磨碳酸钙(>3μm)、细磨碳酸钙(1-3μm)、超细碳酸钙(0.5-1μm);
轻质碳酸钙的原始平均粒径(d)可分为:颗粒碳酸钙(>5μm)、微粉碳酸钙(1-5μm)、微细碳酸钙(0.1-1μm)、超细碳酸钙(0.02-0.1μm)、超细碳酸钙(<0.02μm)。
沉降体积
沉降体积是单位质量的碳酸钙100mL水振荡并静置3h后面的体积。
沉降体积越大,产品粒度越小,密度越轻,产品等级越高。
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。
普通重质碳酸钙的比表面积一般为1m2/g重质微细碳酸钙的比表面积约为1.45~2.1m2/g;
普通轻质碳酸钙的比表面积一般为5m2/g轻质微~87m2/g。
流动性
从流动性上考虑,轻质碳酸钙的微观结构为纺锤形状,加上其自身吸油值比较大,可以将配方中促进流动的组分如润滑剂、增塑剂、偶联剂、分散剂等吸收,所以它的流动性不如重质碳酸钙好,一般加入量超过25份就严重影响流动性;
颗粒状重质碳酸钙能促进流动性,添加量不受限制PVC如果在管道配方中添加25份以上的碳酸钙,较好从流动性上选择重质碳酸钙。
加工工艺
重质碳酸钙的加工主要通过机械破碎和研磨实现;
轻质碳酸钙的生产是通过化学反应沉淀制成的。后者比前者复杂得多,要求也相应严格得多。因此,相同粒径的重质碳酸钙比轻质碳酸钙便宜30%左右。如果性能允许,选择重质碳酸钙更经济、更便宜。
拉伸强度
重质碳酸钙具有良好的拉伸强度,重钙塑料的加工流动性更好,粒径小的重钙填充塑料性能也更好;
轻质碳酸钙具有良好的冲击强度和刚度。一般来说,轻质碳酸钙的塑料表面更光滑,密度更低。
色相
色相是颜色的主色调,色光是颜色的余光。不同晶体粉有不同的色相,碳酸钙有三种不同的晶体类型,所以有不同的色相。
对于重质碳酸钙,碳酸钙的背景颜色不同,破碎和细化不会改变,如四川碳酸钙背景蓝、广西碳酸钙背景红、江西碳酸钙背景蓝等;
而对于轻质碳酸钙,因为它为化学合成法人工制成,在合成的过程中可以控制其产生晶型的种类,所有就可以控制其色光的类型。在具体配色时,碳酸钙的色光要与主着色剂色相一致。
PH值
重质碳酸钙pH值为8-9;
轻质碳酸钙pH值为9-10。
制备成本
粉末制备成本:常规成本相同,竞争水平相同,但如果增加环境控制成本和资源浪费率,轻碳酸钙的扩展成本高于重碳酸钙;
环境平衡度
环境平衡:除噪声外,无三废排放,环境易于协调控制;轻碳酸钙生产排放三废,特别是燃烧废气,环境总平衡低;
资源利用率
资源利用率:重质碳酸钙易于综合利用矿产资源,轻质碳酸钙不易控制化学加工能力下矿产资源的合理利用率。
应用范围
重质碳酸钙产品:主要用于造纸、橡胶、塑料等行业,填充量一般较大,主要用作体积填料,降低应用产品的制造成本;
轻质碳酸钙产品:应用领域广泛。主要应用领域为塑料、橡胶、涂料、粘合剂、卷烟纸、油墨等,主要用于体积填充。纳米碳酸钙产品常用作改性或加固等功能填料,填充量一般较小。