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阻燃改性填充料碳酸鈣還有“孰輕孰重”之分？
????????碳酸鈣作為廉價的填充材料，其經(jīng)濟性不言而喻，作為塑料工業(yè)中使用數(shù)量最大、應(yīng)用面最廣的粉體填料，每年使用量達到數(shù)百萬噸，用于替代以石油為原料的合成樹脂，相當(dāng)于國家少建2～3座大型石油化工廠。
?????????實踐表明，碳酸鈣不僅可以降低塑料制品的原材料成本，還可以改善塑料材料某些性能，而“對癥下藥”的適用不同種類的碳酸鈣，可顯著提高基體塑料性能。今天我們來聊聊碳酸鈣的兩個重要類別：輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣。
????????都屬于碳酸鈣，有哪些不同？
?????????◆◆來源方式不同◆◆
????????輕質(zhì)碳酸鈣是化學(xué)合成的碳酸鈣，又稱沉淀碳酸鈣、膠體碳酸鈣或者活性碳酸鈣，甚至可以生產(chǎn)出納米碳酸鈣，簡稱輕鈣。它是將石灰石原料煅燒生成石灰和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳，其主要成分氫氧化鈣，通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸鈣沉淀，經(jīng)脫水、干燥和粉碎制得，或者由碳酸納和氯化鈣進行復(fù)分解反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，經(jīng)脫水、干燥和粉碎制得。
????????重質(zhì)碳酸鈣簡稱重鈣，是用機械方法直接粉碎天然的方解石、大理石、白堊、貝殼等制得。
????????◆◆堆積密度不同◆◆
????????重鈣與輕鈣最明顯的區(qū)別就在于產(chǎn)品的堆積密度不同，重鈣產(chǎn)品的堆積密度較大，一般為0.8～1.3g/cm3;而輕鈣產(chǎn)品的堆積密度較小，多為0.5～0.7g/cm3;一些納米碳酸鈣產(chǎn)品的堆積密度甚至更低，可以達到0.28g/cm3左右。
????????◆◆白度大小不同◆◆
????????由于重鈣產(chǎn)品相對雜質(zhì)較多，因此產(chǎn)品白度一般為89%～93%，極少數(shù)的產(chǎn)品能達到95%。而輕鈣產(chǎn)品因為化學(xué)合成制成，去除了很多雜質(zhì)，產(chǎn)品純凈度很高，因此白度多為92%～95%，部分產(chǎn)品可以達到96%～97%，這也是輕鈣產(chǎn)品多用于高檔或淺色制品填充的主要原因。
????????◆◆水分含量不同◆◆
????????重鈣產(chǎn)品水分一般為0.2%～0.3%，水分含量比較低同時也較為穩(wěn)定，一些高檔的重鈣產(chǎn)品水分甚至可以達到0.1%左右。普通輕鈣產(chǎn)品水分0.3%～0.8%，有時會有一定的波動不太穩(wěn)定。傳統(tǒng)上重、輕鈣的區(qū)分就是用水份儀器測試水分，水分大到接近1%就是輕鈣，小到0.1%以下為重鈣。
????????◆◆粒徑大小不同◆◆
????????重鈣產(chǎn)品的粒徑為0.5～45um不等，產(chǎn)品粒徑因粉碎設(shè)備不同而不同。普通輕鈣產(chǎn)品的粒徑一般為0.5～15um，因顆粒形狀為紡錘形難以準(zhǔn)確測定，一般是一個范圍;輕鈣中的納米碳酸鈣粒徑更細，尺寸一般為20～200nm。
????????◆◆味道不同◆◆
????????輕鈣因石灰石煅燒后去除掉很多雜質(zhì)一般來說白度較高，純度也較高，但國內(nèi)的輕鈣很多因為氧化鈣反應(yīng)不完全，殘留有石灰味道，如果用于食品行業(yè)，如填充餅干則會有嗆人的味道，而重鈣沒有。
????????另外，過多的氧化鈣會造成產(chǎn)品在水性體系偏堿性或者PH值不好調(diào)節(jié)，導(dǎo)致成品不穩(wěn)定。此外，兩者的磷酸含量不同，輕鈣中有時為了調(diào)整PH值處于合理范圍需要加入少量磷酸，而重鈣則沒有。
????????◆◆顆粒形狀不同◆◆
????????用高倍顯微鏡看，普通輕鈣的顆粒較為規(guī)則，在充分分散開來的情況下通常呈紡錘形。對于輕質(zhì)碳酸鈣，合成產(chǎn)品的顆粒形狀是可以人為控制的，可以在碳化過程中加入控制劑來實現(xiàn)控制。
????????重鈣產(chǎn)品由于不同的重鈣加工方法，碳酸鈣的微觀形狀不同。重質(zhì)碳酸鈣不同產(chǎn)地碳酸鈣具有固定的晶形，破碎和細化不會改變晶型，一般方解石重鈣為六方晶型、大理石重鈣為立方晶型。
????????對于輕質(zhì)碳酸鈣，在具體碳化制備過程中，三種晶型碳酸鈣以不同比例同時出現(xiàn)。輕質(zhì)碳酸鈣的三種晶型主要包括：方解石晶型、文石晶型 、球霰石晶型。
????????◆◆吸油值不同◆◆
????????輕質(zhì)碳酸鈣的吸油值為60-90 ml/100mg，遠遠大于重質(zhì)碳酸鈣的40-60ml/100mg，因此吸收液體性和吸收樹脂性能很好。如果配方含有液體助劑，應(yīng)該選用吸油值小的重質(zhì)碳酸。吸油值大的無機粉體，會導(dǎo)致需要處理的偶聯(lián)劑量增。
????????◆◆流動性不同◆◆
????????從流動性上考慮，輕質(zhì)碳酸鈣的微觀結(jié)構(gòu)為紡錘形狀，加上其自身吸油值比較大，可以將配方中促進流動的組分如潤滑劑、增塑劑、偶聯(lián)劑、分散劑等吸收，所以它的流動性不如重質(zhì)碳酸鈣好，一般加入量超過25份就嚴(yán)重影響流動性。
????????而重質(zhì)碳酸鈣為顆粒狀可以促進流動性，加入量不受限，在PVC管材配方中如果碳酸鈣添加超過25份，如果從流動性上考慮最好選用重質(zhì)碳酸鈣。
????????◆◆價格不同◆◆
????????重質(zhì)碳酸鈣的加工主要是通過機械破碎、研磨的方法實現(xiàn)的;輕質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)是通過化學(xué)反應(yīng)沉淀后制取的，后者比前者的工藝復(fù)雜的多，要求也相應(yīng)嚴(yán)格的多，因此同等粒徑的重質(zhì)碳酸鈣要比輕質(zhì)碳酸鈣便宜30%左右，如果性能允許可選擇重質(zhì)碳酸鈣更經(jīng)濟便宜。
????????◆◆改性功能不同◆◆
????????重、輕碳酸鈣兩者改性效果區(qū)分有細微區(qū)別，重質(zhì)碳酸鈣對拉伸強度較好，而輕質(zhì)碳酸鈣對沖擊強度和剛性較好，一般用輕鈣的塑料表面更光滑一些，而且密度會低一些;使用重鈣塑料加工流動性要好一些，而且粒徑較小的重鈣填充塑料性能也較好。
????????◆◆改性功能不同◆◆
????????對于重質(zhì)碳酸鈣而言不同產(chǎn)地碳酸鈣所發(fā)出的底色不同，破碎和細化也不會改變。如四川碳酸鈣底色發(fā)藍色，廣西碳酸鈣底色發(fā)紅色、江西碳酸鈣底色發(fā)青色等等。
????????而對于輕質(zhì)碳酸鈣，因為它為化學(xué)合成法人工制成，在合成的過程中可以控制其產(chǎn)生晶型的種類，所有就可以控制其色光的類型。
????????◆◆PH值大小不同◆◆
????????輕質(zhì)碳酸鈣的PH值為9-10，而重質(zhì)碳酸鈣的PH值為8-9，也就是說輕質(zhì)碳酸鈣的堿性比重質(zhì)碳酸鈣更強一些，在碳酸鈣復(fù)合制品燃燒過程中，更加容易吸收酸性分解氣體。
????????因此，碳酸鈣復(fù)合制品焚燒低毒氣的原因為碳酸鈣本身呈現(xiàn)堿性，可以吸收燃燒產(chǎn)生的HCI、H2S等酸性氣體，消除酸性能物質(zhì)遇氯元素產(chǎn)生二噁英的隱患。
????????在歐美日韓發(fā)達國家及我國臺灣地區(qū)的環(huán)保法明確規(guī)定凡一次性塑料垃圾袋，生產(chǎn)時必須添加碳酸鈣(CaCO3)，日本規(guī)定焚燒處理塑料垃圾袋都要求含有30%以上的碳酸鈣，并由專門的環(huán)保部門監(jiān)制。
????????只有填充了無機物碳酸鈣(CaCO3)在焚燒時才可降低發(fā)熱量，焚燒時化為粉末不滴油、不冒黑煙，無二次公害產(chǎn)生，且不損傷焚化爐，符合環(huán)保產(chǎn)品的國際趨勢。所以，從焚燒碳酸鈣復(fù)合制品低釋放毒氣上考慮，首選輕質(zhì)碳酸鈣具有更加環(huán)保的社會意義。
????????正確區(qū)分輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣，對于改性工程師們在具體配方設(shè)計時具有重大意義。選取適合的碳酸鈣，不僅可以降低成本，更有助實現(xiàn)改性塑料制品的優(yōu)異性能。
