（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）硬質(zhì)聚氯乙烯制品加工過(guò)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制品的尺寸穩定性、硬度和剛性，改善塑料的加工性能。但是，市場(chǎng)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(guān)顏色偏灰偏青等問(wèn)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(chǎng)家是至關(guān)重要的。
       對于輕質(zhì)CaCO₃ 標準中提出的技術(shù)指標，由于檢測項目較多、檢測方法比較復雜、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檢測，同時(shí)多數輕質(zhì)碳酸鈣的使用企業(yè)也沒(méi)有配備足夠的檢測條件或開(kāi)展全部檢測項目來(lái)監控輕質(zhì)碳酸鈣的質(zhì)量。因此，從硬質(zhì)PVC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(lái)評價(jià)輕質(zhì)碳酸鈣質(zhì)量，對于硬質(zhì)PVC制品的質(zhì)量控制十分重要。本研究提出通過(guò)檢測沉降體積、色相、表觀(guān)密度指標來(lái)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。
1 輕質(zhì)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(guò)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??；顆粒小、密度小的沉降速度較慢，沉降體積大。硬質(zhì)PVC產(chǎn)品加工中常用的CaCO₃有輕質(zhì)CaCO₃和重質(zhì)CaCO₃，輕質(zhì)CaCO₃ 是通過(guò)化學(xué)方法生產(chǎn)的，密度2.4~2.7 ；重質(zhì)CaCO₃ 是通過(guò)對碳酸鈣礦石粉碎和研磨等物理機械方法生產(chǎn)的，密度2.7~2.95。在塑料成型加工過(guò)程中重質(zhì)CaCO₃對加工機械設備的磨損較輕質(zhì)CaCO₃ 嚴重，尤其是對擠出機機筒、螺桿磨損很大。通過(guò)測定碳酸鈣的沉降體積可以簡(jiǎn)單判定其為輕質(zhì)CaCO₃或重質(zhì)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(chǎng)家生產(chǎn)的碳酸鈣進(jìn)行沉降體積試驗，結果見(jiàn)表1。

       從表l中可以看出，廠(chǎng)家4、廠(chǎng)家5的CaCO₃ 的沉降體積最低分別為1.9 mg/L、2.1 mg/L，而HG/T 2226—2000《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(shuō)明，廠(chǎng)家4、廠(chǎng)家5的CaCO₃ 可能為重鈣或部分摻有重鈣；廠(chǎng)家1、2、3的CaCO₃ 的沉降體積都滿(mǎn)足HG/T 2226—2000中合格品的要求；而廠(chǎng)家6的CaCO₃ 的沉降體積最高為3.9 mg/L，遠遠超過(guò)了HG/T 2226—2000中優(yōu)等品>2.8 mg/L的要求。輕質(zhì)碳酸鈣的沉降體積高，說(shuō)明其顆粒較小、粒子聚集松散、間隙大，這種碳酸鈣與PVC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(guò)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(wèn)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(chǎng)家過(guò)程控制中應保證產(chǎn)品外觀(guān)顏色色澤均勻，白色制品應控制產(chǎn)品外觀(guān)不允許有明顯的偏青、偏灰、偏紅等現象。有的PVC~U白色制品生產(chǎn)廠(chǎng)家為了使產(chǎn)品白度提高，常常添加熒光增白劑，以達到增白白度的效果。但是，由于熒光增白劑中往往含有雙鍵，容易引發(fā)樹(shù)脂中形成不穩定分子鏈結構，在高溫、高剪切下易發(fā)生分解反應，如果熒光增白劑的品種選擇不當或添加份數過(guò)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(huì )出現PVC加工過(guò)程中的不易分散或凝聚結團現象。
       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)CaCO₃ 的生產(chǎn)工藝及控制過(guò)程有關(guān)系，一般與輕質(zhì)CaCO₃ 粉體的顆粒大小、粒徑分布無(wú)關(guān)。
       碳酸鈣色相的檢測是將PVC、CaCO₃ 、復合穩定劑按照100：25：4.0的比例進(jìn)行熱混合后制成干混合料，通過(guò)轉矩流變儀對干混合料進(jìn)行捏合，物料塑化出現塑化峰后停止試驗，觀(guān)察PVC混合物塑化料的外觀(guān)顏色，是否有明顯的偏青、偏灰或偏紅等現象。表2為5個(gè)廠(chǎng)家的輕質(zhì)CaCO₃ 的粉體白度和添加25份時(shí)的色相，其中廠(chǎng)家2、4的CaCO₃ 粉體白度最高，但其色相為明顯的灰色，而廠(chǎng)家1、3、5的粉體白度比廠(chǎng)家2、廠(chǎng)家4的低，但其色相較好，說(shuō)明CaCO₃ 粉體的白度與碳酸鈣的底色并沒(méi)有直接關(guān)系。

       HG/T 2226—2000《工業(yè)業(yè)沉淀碳酸鈣》中對優(yōu)等品的白度要求為：≥90.0度，而依據此要求并不能真正滿(mǎn)足白色PVC~U制品生產(chǎn)企業(yè)的要求，如表2中可見(jiàn)：5個(gè)廠(chǎng)家輕質(zhì)CaCO₃ 的粉體白度都滿(mǎn)足HG/T 2226—2000中優(yōu)等品的要求，但廠(chǎng)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(huì )直接影響白色PVC硬制品的外觀(guān)相應地偏青、偏灰或偏紅。所以，生產(chǎn)企業(yè)應監控輕質(zhì)CaCO₃ 的色相。
1．3 表觀(guān)密度的檢測
       粉體表觀(guān)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(guān)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)等數據，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(guān)密度，其檢測依據聚氯乙烯樹(shù)脂的表觀(guān)密度檢測方法 ，其檢測設備簡(jiǎn)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(chǎng)家的非活性碳酸鈣的表觀(guān)密度值，其中廠(chǎng)家5、6的碳酸鈣為重鈣。從表3中看出：廠(chǎng)家5、6生產(chǎn)的重鈣的表觀(guān)密度最高，遠遠高于其他幾個(gè)廠(chǎng)家；廠(chǎng)家1、2、3的輕質(zhì)碳酸鈣的表觀(guān)密度相對比較接近，其中廠(chǎng)家1的表觀(guān)密度最小，接近于納米級碳酸鈣的表觀(guān)密度0.28 g/cm³，說(shuō)明其顆粒尺寸較小，比較均勻；而廠(chǎng)家4的碳酸鈣的表觀(guān)密度明顯比廠(chǎng)家1、2、3的輕質(zhì)碳酸鈣的表觀(guān)密度大，說(shuō)明其碳酸鈣體積相對較小，有可能摻有一定數量的重質(zhì)碳酸鈣大粒子。對于PVC硬制品生產(chǎn)加工來(lái)說(shuō)，碳酸鈣加入到PVC中增容、降價(jià)，應保證CaCO₃ 的表觀(guān)密度在一定的范圍內，可以減少顆粒聚集孔隙率，吸收助劑的能力強，加工性能好，對提高PVC硬制品的質(zhì)量有好處。因此，PVC硬制品生產(chǎn)企業(yè)應該從材料的加工性能、生產(chǎn)工藝與設備等方面考慮，確定適合企業(yè)的輕質(zhì)碳酸鈣表觀(guān)密度指標控制范圍。
2 結論
       通過(guò)對輕質(zhì)CaCO₃ 的性能指標檢測研究可以看出：CaCO₃的沉降體積、色相和表觀(guān)密度可以簡(jiǎn)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(guān)顏色。輕質(zhì)CaCO₃ 的化工行業(yè)標準HG/T 2226—2000中的碳酸鈣含量、鹽酸不溶物、篩余物、白度、水溶物、鐵含量等檢測項目相對較多，對PVC硬制品的生產(chǎn)企業(yè)來(lái)講，不易直接方便應用。而輕質(zhì)CaCO₃，的沉降體積、色相、表觀(guān)密度等檢測項目容易操作、方便實(shí)用，PVC硬制品生產(chǎn)企業(yè)應針對生產(chǎn)加工情況重點(diǎn)監控，同時(shí)應將不同生產(chǎn)廠(chǎng)家生產(chǎn)的輕質(zhì)CaCO₃，的沉降體積、表觀(guān)密度、色相指標分別存檔，作為監控輕質(zhì)CaCO₃ 質(zhì)量的參考依據。

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