碳酸鈣作為一種無機(jī)填料，已被廣泛應(yīng)用在橡膠、塑料、造紙、涂料、油墨、醫(yī)藥等眾多行業(yè)。在碳酸鈣產(chǎn)品質(zhì)量相關(guān)的指標(biāo)中，吸油值對(duì)產(chǎn)品應(yīng)用有非常重要的影響。

吸油值也稱樹脂吸附量，表示填充劑對(duì)樹脂吸收量的一種指數(shù)。吸油值大小除決定了粉體材料的化學(xué)組成及純度外，還與其表面化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，吸油值不同，則粉體粒度、比表面積、吸附性能也不同。吸油值可改變碳酸鈣與高聚物作用的相容性，對(duì)材料質(zhì)量、性能及用途都有一定影響。

粉體吸收油的兩種主要形態(tài)

輕鈣與重鈣的吸油值對(duì)比

輕質(zhì)碳酸鈣的吸油值為60-90mL/100mg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重質(zhì)碳酸鈣的40-60mL/100mg，兩者吸收液體的性能和吸收樹脂的性能差異很大。簡(jiǎn)單來講，吸油值大，會(huì)“浪費(fèi)”大量的樹脂，填充碳酸鈣降低生產(chǎn)成本的效果就減弱了。

此外，如果配方含有液體助劑，應(yīng)該選用吸油質(zhì)小的重質(zhì)碳酸，吸油值大的無機(jī)粉體，需要的偶聯(lián)劑也會(huì)增加。

降低碳酸鈣的吸油值的途徑

1、控制顆粒形貌

輕質(zhì)碳酸鈣或納米碳酸鈣，其吸油值高低和生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系。在對(duì)顆粒形貌沒有特殊要求的情況下，可采用晶型控制劑，控制晶型和比表面積，從而降低其吸油值。

2、控制細(xì)度和粒度分布

普通領(lǐng)域的碳酸鈣產(chǎn)品應(yīng)用，對(duì)細(xì)度和粒度分布要求不高，可適當(dāng)選用粒度分布差距較大的復(fù)配產(chǎn)品，這樣小粒子會(huì)進(jìn)入大粒子的空隙，堆積密度變大，產(chǎn)品整體吸油量會(huì)減小。

對(duì)于高質(zhì)量產(chǎn)品應(yīng)用，細(xì)度高、粒度分布窄的碳酸鈣有助于提高制品性能，這時(shí)候就需要通過表面改性來解決吸油值的問題。

3、表面改性

表面改性是有效降低粉體吸油值的重要手段之一。碳酸鈣表面改性后，聚集態(tài)顆粒減少，分散性提高，顆粒間空隙減少，另外，改性分子使碳酸鈣表面極性減弱，顆粒間摩擦力減小，潤(rùn)滑性提高，粉體堆積更加緊密，堆積密度增大，吸油值自然減小。

改性后的納米碳酸鈣TEM圖

碳酸鈣生產(chǎn)工藝變量對(duì)吸油值的影響

1、二次碳化時(shí)間的影響

碳化過程對(duì)吸油值的影響

碳化反應(yīng)至終點(diǎn)，容易發(fā)生返堿現(xiàn)象，這是因?yàn)镃aCO3顆粒在反應(yīng)中包覆了一定量的Ca(OH)2微粒，被包覆的Ca(OH)2會(huì)不斷地從CaCO3顆粒表面游離出來而導(dǎo)致體系“返堿”，通過碳化，能使溶液中的Ca(OH)2反應(yīng)徹底，確保產(chǎn)品pH值達(dá)標(biāo)。同時(shí)二次碳化對(duì)新生成的CaCO3顆粒進(jìn)行表面修整，使其平滑光亮，表面能降低，不僅可以降低產(chǎn)品的吸油值，而且能有效阻止顆粒之間發(fā)生團(tuán)聚。在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)返堿量，二次碳化時(shí)間一般控制為1~2 min。

2、晶型控制劑用量的影響

晶型控制劑對(duì)吸油值的影響

碳化反應(yīng)包括碳酸鈣晶核的生成和晶體的長(zhǎng)大，在碳化反應(yīng)初期，隨著晶型控制劑用量的增加，成核速率大于成長(zhǎng)速率，制得的納米碳酸鈣粒徑小，比表面積大，屈服值高，但吸油值也相應(yīng)升高。

3、表面活性劑用量的影響

表面處理劑用量的影響

隨著表面處理劑用量的增大，納米碳酸鈣的吸油值不斷下降。但當(dāng)處理劑用量增加到一定程度后，吸油值幾乎不再下降，而且體系中過量的處理劑導(dǎo)致屈服值降低。

結(jié)語(yǔ)

從微觀角度看，吸油值與粉體顆粒間的空隙、粒子的表面性能及粉體的比表面積有關(guān)。納米顆粒未改性時(shí)呈聚集態(tài)，顆粒間的空隙較大，此時(shí)粉體的吸油值會(huì)上升。

粒子表面的親水、親油性能對(duì)吸油值的影響很大，粉體經(jīng)改性后，親油性增大，表面能減小，吸油值減小，分散性更好。從另一個(gè)角度講，獲得吸油值較小的碳酸鈣，可以使顆粒的分散性以及親油性都得到很大的改善。

此外，在生產(chǎn)超細(xì)碳酸鈣過程中，當(dāng)然首先考慮粒徑大小，分散性能。在此基礎(chǔ)上，再考慮如何降低其吸油值，只有這樣，才有實(shí)際意義。

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