簡單的檢測碳酸鈣質(zhì)量的方法

　　硬質(zhì)聚氯乙烯制品加工過程中對輕質(zhì)碳酸鈣的需求量非常大，不論是PVC ～U 異型材還是 PVC —U 管材、管件，輕質(zhì)碳酸鈣都是必不可少的填充劑。加入輕質(zhì)碳酸鈣可以增加體積，降低成本，同時(shí)還可以提高硬質(zhì) PVC 制品的尺寸穩(wěn)定性、硬度和剛性 ，改善塑料的加工性能。但是，市場上良莠不齊的輕質(zhì)碳酸鈣對制品性能有不利影響，如產(chǎn)品剛性差 、白色制品外觀顏 色偏灰偏青等問題。因此，選擇高品質(zhì)的輕質(zhì)碳酸鈣對 PVC ～U 制品生產(chǎn)廠家是至關(guān)重要的。對于輕質(zhì)碳酸鈣CaCO3 標(biāo)準(zhǔn)?中提出的技術(shù)指標(biāo) ，由于檢測項(xiàng) 目較多、檢測方法比較復(fù)雜、麻煩 ，即使是輕質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)企業(yè) ，有的也只能作部分指標(biāo)檢測 ，同時(shí)多數(shù)輕質(zhì)碳酸鈣的使用企業(yè)也沒有配備足夠的檢測條件或開展全部檢測項(xiàng)目來監(jiān)控輕質(zhì)碳酸鈣的質(zhì)量。因此，從硬質(zhì) PV C 制品生產(chǎn)企業(yè)實(shí)際情況出發(fā)，尋找一種比較方便實(shí)用的方法來評價(jià)輕質(zhì)碳酸鈣質(zhì)量，對于硬質(zhì) PV C 制品的質(zhì)量控制十分重要。本研究提出通過檢測沉降體積、色相、表觀密度指標(biāo)來評價(jià)輕質(zhì)碳酸鈣質(zhì)量，為輕質(zhì)碳酸鈣的選用和檢測提供可靠的參考依據(jù)。

　　1 輕質(zhì)碳酸鈣 CaCO3的檢測方法

　　1.1 沉降體積的檢測

　　沉降體積測試的原理是依據(jù)不 同粒徑 、不 同密度 的顆 粒在液體中的沉降速度不同，其基本過程是把樣品放到某種液體中制成一定濃度的懸浮液，懸浮液中的顆粒在重力或離心力作用下發(fā)生沉降，顆粒大的、密度大的沉降速度較快，沉降體積小;顆粒小、密度小的沉降速度較慢，沉降體積大。硬質(zhì) PV C 產(chǎn)品加工中常用的 CaC O3 有輕質(zhì) C aC O3 和重質(zhì)CaCO3 ，輕質(zhì)CaCO3 是通過化學(xué)方法生產(chǎn)的，密度2.4 —2.7g/Cm3;重質(zhì)CaCO3 是通過對碳酸鈣礦石粉碎和研磨等物理機(jī)械方法生產(chǎn)的，密度2.7 —2 .95 g/Cm3。在塑料成型加工過程中重質(zhì)碳酸鈣CaCO3 對加工機(jī)械設(shè)備的磨損較輕質(zhì)CaCO 3嚴(yán)重，尤其是對擠出機(jī)機(jī)筒、螺桿磨損很大。通過測定碳酸鈣的沉降體積可以簡單判定其為輕質(zhì)碳酸鈣CaCO3 或重質(zhì)碳酸鈣CaCO3 ，也間接表征了碳酸鈣的顆粒形態(tài)、粒徑分布。選取6 個(gè)廠家生產(chǎn)的碳酸鈣進(jìn)行沉降體積試驗(yàn)，結(jié)果見表1。

　　從表l 中可以看出，廠家4 、廠家5 的CaCO3 的沉降體積最低分別為1.9 mg/L 、2.1 mg/L ，而H G /T2226 —2ooo <<工業(yè)沉淀碳酸鈣>>中對合格品的要求是：沉降體積≥2.4 mg/L，由此可以說明，廠家4 、廠家5 的CaCO3 可能為重鈣或部分摻有重鈣;廠家1、2、3 的CaCO3 的沉降體積都滿足HG/T 2226 —2000 中合格品的要求;而廠家6 的CaCO 3的沉降體積最高為3.9 m g/L ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了H G/T 2226 —2000 中優(yōu)等品> 2.8mg/L 的要求。輕質(zhì)碳酸鈣的沉降體積高，說明其顆粒較小、粒子聚集松散、間隙大，這種碳酸鈣與PV C 共混時(shí)分散較快。

　　1.2 碳酸鈣色相的檢測

　　在硬質(zhì) PVC 制品加工過程中，除碳酸鈣粉體的白度外，碳酸鈣的色相也是一個(gè)關(guān)鍵問題，尤其是對一些添加碳酸鈣較多的白色制品配方體系，碳酸鈣的色相直接影響到產(chǎn)品顏色及色差，造成塑料制品顏色不鮮艷、光澤度差，如白色 PVC —U 管材、異型材 的生產(chǎn) 中，生產(chǎn)廠 家過 程控 制 中應(yīng) 保證產(chǎn) 品外 觀顏 色色 澤均勻，白色制品應(yīng)控制產(chǎn)品外觀不允許有明顯的偏青、偏灰、偏紅等現(xiàn)象。有的 PVC —U 白色制品生產(chǎn)廠家為了使產(chǎn)品白度提高，常常添加熒光增白劑，以達(dá)到增白白度的效果。但是，由于熒光增白劑中往往含有雙鍵，容易引發(fā)樹脂中形成不穩(wěn)定分子鏈結(jié)構(gòu)，在高溫、高剪切下易發(fā)生分解反應(yīng)，如果熒光增白劑的品種選擇不當(dāng)或添加份數(shù)過量，不但使 PVC 產(chǎn)品老化加快分解發(fā)黃，使產(chǎn)品老化性能下降，還會出現(xiàn) PVC 加工過程中的不易分散或凝聚結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。輕質(zhì)碳酸鈣的色相有：紅相、黃相、青相、灰相、紅黃相等，輕質(zhì)CaCO3 。的色相與粉體白度都與輕質(zhì)碳酸鈣CaCO3 的生產(chǎn)工藝及控制過程有關(guān)系，一般與輕質(zhì)碳酸鈣C aCO3粉體的顆粒大小、粒徑分布無關(guān)。

　　碳酸鈣色相的檢測是將 PV C 、CaCO3、復(fù)合穩(wěn)定劑按照 100 ：25 ：4.0 的比例進(jìn)行熱混合后制成干混合料，通過轉(zhuǎn)矩流變儀對干混合料進(jìn)行捏合，物料塑化出現(xiàn)塑化峰后停止試驗(yàn)，觀察 PV C混合物塑化料的外觀顏色，是否有明顯的偏青、偏灰或偏紅等現(xiàn)象。表2 為 5 個(gè)廠家的輕質(zhì)碳酸鈣 CaCO3 的粉體白度和添加 25 份時(shí)的色相，其中廠家 2、4 的 CaCO 3粉體白度最高，但其色相為明顯的灰色，而廠家 1、3 、5 的粉體白度 比廠家 2 、廠家4 的低，但其色相較好，說明CaCO3粉體的白度與碳酸鈣的底色并沒有直接關(guān)系。

　　HG/T 2226 —2000<<工業(yè)沉淀碳酸鈣>>中對優(yōu)等品的白度要求為≥90.0 度，而依據(jù)此要求并不能真正滿足白色PV C —U 制品生產(chǎn)企業(yè)的要求，如表2 中可見：5 個(gè)廠家輕質(zhì)碳酸鈣CaCO3 的粉體白度都滿足H G/T 2226 —2000 中優(yōu)等品的要求，但廠家2 、4 、5的碳酸鈣色相都不合格。碳酸鈣色相的顏色偏青、偏灰或偏紅等都會直接影響白色PV C 硬制品的外觀相應(yīng)地偏青、偏灰或偏紅。所以，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)監(jiān)控輕質(zhì)碳酸鈣CaCO3 的色相。

　　1.3 表觀密度的檢測

　　粉體表觀密度是指未壓縮下單位粉體體積的質(zhì)量。輕質(zhì)碳酸鈣粉體屬于多孑L性顆粒聚集體，其表觀密度反映了顆粒聚集狀態(tài)和孔隙狀態(tài)。碳酸鈣的加工性能往往與碳酸鈣的顆粒特性有一定關(guān)系，而與碳酸鈣顆粒特性直接有關(guān)的粒度分布、孔隙率、孔徑和孔徑分布、比表面積 、密度分布、顆粒形態(tài)等數(shù)據(jù)，對輕質(zhì)碳酸鈣的使用企業(yè)檢測有一定的困難，但與 CaCO3 顆粒間接特性有關(guān)的表觀密度，其檢測依據(jù)聚氯乙烯樹脂的表觀密度檢測方法，其檢測設(shè)備簡單、容易操作，PVC 硬制品生產(chǎn)企業(yè)可以比較容易檢測。

　　表3 為6 個(gè)廠家的非活性碳酸鈣的表觀密度值，其中廠家5 、6 的碳酸鈣為重鈣。從表3 中看出：廠家5 、6 生產(chǎn)的重鈣的表觀密度zui高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他幾個(gè)廠家;廠家1、2 、3 的輕質(zhì)碳酸鈣的表觀密度相對比較接近，其中廠家1 的表觀密度zui小，接近于納米級碳酸鈣的表觀密度0.28 g/cm3，說明其顆粒尺寸較小，比較均勻;而廠家4 的碳酸鈣的表觀密度明顯比廠家1、2 、3 的輕質(zhì)碳酸鈣的表觀密度大，說明其碳酸鈣體積相對較小，有可能摻有一定數(shù)量的重質(zhì)碳酸鈣大粒子。

　　對于PVC 硬制品生產(chǎn)加工來說 ，輕質(zhì)碳酸鈣加入到 PVC 中增容 、降價(jià) ，應(yīng)保證 CaCO3 的表觀 密度在 一定 的范 圍內(nèi) ，可以減少顆粒聚集孔隙率 ，吸收助劑的能力強(qiáng)，加工性能好，對提高PV C硬制品的質(zhì)量有好處 。因此 ，PVC 硬 制 品生產(chǎn)企 業(yè)應(yīng) 該從 材料的加工性能、生產(chǎn)工藝與設(shè)備等方面考慮，確定適合企業(yè)的輕質(zhì)碳酸鈣表觀密度指標(biāo)控制范圍。

　　2 結(jié) 論

　　通過對輕質(zhì)碳酸鈣 CaCO3 的性能指標(biāo)檢測研究可以看出：CaCO3的沉降體積、色相和表觀密度可以簡單鑒別輕質(zhì)碳酸鈣與重質(zhì)碳酸鈣，影響各種助劑與其分散的程度及效果，影響到 PVC 硬質(zhì)品的加工性能和外觀顏色。

　　輕質(zhì)碳酸鈣 C aCO3 的化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) H G/T 2226 —2000 中的碳酸鈣含量、鹽酸不溶物、篩余物、白度、水溶物、鐵含量等檢測項(xiàng)目相對較多，對 PVC 硬制品的生產(chǎn)企業(yè)來講，不易直接方便應(yīng)用。而輕質(zhì)碳酸鈣 C aCO3，的沉降體積、色相、表觀密度等檢測項(xiàng)目容易操作、方便實(shí)用，PVC 硬制品生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)針對生產(chǎn)加工情況重點(diǎn)監(jiān)控，同時(shí)應(yīng)將不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的輕質(zhì)碳酸鈣 CaCO3，的沉降體積、表觀密度 、色相指標(biāo)分別存檔，作為監(jiān)控輕質(zhì)碳酸鈣 CaCO3 質(zhì)量的參考依據(jù)。