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碳酸鈣在不同行業中的應用價值

   2024-01-16 南陽市碳酸鈣產業協會5700
核心提示:碳酸鈣在不同行業中的應用價值
     碳酸鈣作為日常工業生產中重要的非金屬礦物類基礎原料,處于產業鏈的最前端,有“工業糧食”之稱,與國民經濟和生活密切相關,是發展新興產業和高新技術的重要支撐材料。

一、碳酸鈣在造紙中的應用

碳酸鈣在造紙中主要作紙張的填料,為了保證紙張的一定強度、白度,同時降低成本,在紙張中添加大量碳酸鈣。造紙行業中大量使用碳酸鈣是基于國際上造紙工業從酸性造紙工藝轉向堿性或中性造成紙工藝,這樣就可以大量使用價廉的碳酸鈣代替以往的滑石和瓷土。輕質碳酸鈣作為造紙用填料,有幾個優點超過高嶺土和FGCC。

1、具有較高的不透光性和光澤度。

2、作為填料,增量能力高。

3、粒徑均勻。

4、顏色保持力強。

.碳酸鈣在造紙涂布顏料作用 

重質碳酸鈣和輕質碳酸鈣顏色白,顆粒較細,能適用于紙張表面的涂布。一般涂布總是一個復合配方,有碳酸鈣有瓷土,也有二氧化鈦或煅燒高嶺土CMC等等,最后成為漿狀,再用棒式氣刀、刮刀涂于紙張表層,加入碳酸鈣后能使紙的亮度、白度、油墨吸收性等特性有較大改觀。

在白板紙中,一般生產是在蕊紙成型之后,再用顏料涂兩面三刀層,即底涂、面涂(個別廠一次涂布,也有廠是三次涂布)。在許多國家,造紙行業底涂用50%碳酸鈣和50%瓷土,也有用100%碳酸鈣,但底涂的碳酸鈣一般都控制在Pd60水平,即2um含量在60%左右,在底涂之后,再涂上一層面涂,面涂一般用30%碳酸鈣和70%瓷土。用的碳酸鈣一般都控制在Pd90水平,即2um含量在90%左右,兩面三刀者使用碳酸鈣約占紙張重量2%~4%。

在銅版紙中碳酸鈣的用途和白板紙中相同,所不同的是銅版紙的蕊紙很薄,而且雙面涂布相對來講,碳酸鈣涂布料占紙的重量比重就高得多。

涂布碳酸鈣不同于填料碳酸鈣,我司現生產的造紙涂布專用碳酸鈣具有較好的油墨吸收性、光澤性,涂料的流動性好,達到高含固量。這些性能對于涂布十分重要,特別是碳酸鈣加添之后可以把涂布料的含量提高,是十分重要的性能,對減少造紙成本,提高紙張質量能起到關鍵的作用。

三、碳酸鈣在涂料中的應用 

在涂料中碳酸鈣可作為白色顏料,起一種骨架作用,碳酸鈣在涂料工業中可作為體質顏料。由于碳酸鈣顏色是白色,在涂料中相對膠乳,溶劑價格都便宜,而且顆粒細,能在涂料中均勻分散,所以是大量使用的體質顏料。由于環保意識的提高,在建筑方面涂料已大量用水性涂料,由于碳酸鈣是白色又親水,價格又便宜,所以獲應用。碳酸鈣的填入可以增強底漆對基層表面的沉積性和滲透性。在涂料中膩子是用來填平基面,是整體涂料的中間層,不論什么膩子都需要加大量填料,膩子中的填料主體是重質碳酸鈣,再少量加一些鋅鋇白以增加粘性防止漆層松散,同時適當地加入沉淀碳酸鈣以便干后打磨。

在厚漆中,碳酸鈣可以使涂料增稠、加厚,起一種填充和補平作用。所以在厚漆中通常添加重質碳酸鈣和輕質碳酸鈣,添加重質碳酸鈣可達24.6%~78.5%。

在面漆中,即罩面漆中,半光和無光漆則要采用增加體質顏料來削減光澤的辦法,碳酸鈣就是理想的消光填料。

碳酸鈣在多彩涂料中可作為其中一種添加劑發揮其作用,達到既降低材料成本,又能提高裝飾效果的目的。在多彩涂料中可用輕質碳酸鈣,即沉淀碳酸鈣,其吸油量為80%左右,粒度15微米左右,比重2.7左右,折光率為1.60左右。也可用重質碳酸鈣(方解石粉)即天然產大理石等研磨而成。

在金屬防銹涂料中,碳酸鈣是體質顏料,還有一點防銹作用,在金屬防銹涂料中碳酸鈣的適當用量為30%。

四、碳酸鈣在塑料中的應用 

碳酸鈣被廣泛用在填充聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、丙烯晴丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等樹脂之中。添加碳酸鈣對提高改善塑料制品某些性能以擴大其應用范圍有一定作用,在塑料加工中它們可以減少樹脂收縮率,改善流變態,控制粘度。還能起到以下作用:

1、提高塑料制品尺寸的穩定性 碳酸鈣的添加,在塑料制品之中起到一種骨架作用,對塑料制品尺寸的穩定有很大作用。

2、提高塑料制品的硬度和剛性 在塑料中,特別是軟質聚氯乙烯中,硬度隨碳酸鈣配入量的逐漸增大,伸長率隨硬度增加而降低。粒子細,吸油值大的碳酸鈣,硬度的增長率大。反之,粒子粗吸油值小的碳酸鈣,塑料的硬度增長率小。在軟質聚氯乙烯中,以重質碳酸鈣的硬度增長率為最小,沉淀碳酸鈣(輕質)則其次。碳酸鈣的塑料(樹脂)內一般不能起增強作用,碳酸鈣的粒子常??梢员粯渲?,所以碳酸鈣添加的正常作用是使樹脂剛性增大,彈性模量和硬度也增大。隨著添加量增加,搞張強度和極伸長率都下降。不同碳酸鈣,添加量不同,硬度也會不同。

3、改善塑料加工性能 碳酸鈣的添加可以改變塑料的流變性能。碳酸鈣粉體,在添加中往往數量比較大,這樣就有助于它和其他組分的混合,也有助于塑料的加工成形。碳酸鈣的添加,特別是經過表面處理過的碳酸鈣添加之后,不但可以提高制品的硬度,還可以提高制品的表面光澤和表面平整性。碳酸鈣的添加,可以減少塑料制品的收縮率、線膨脹系數、蠕變性能,為加工成形創造了條件。

4、提高塑料制品的耐熱性 在一般塑料制品中添加碳酸鈣,耐熱性能皆有提高例如:在聚丙烯中,添加40%左右碳酸鈣,耐熱性提高200C左右。在填充比≤20%時,耐熱溫度提高8~130C。

5、改進塑料的散光性 在塑料制品中,有的制品要求增白而不透明,有的希望消光,碳酸鈣的添加在這方面可以發揮一定作用。白度在90以上的碳酸鈣,在塑料制品中有明顯的增白作用。與鈦白粉、立德粉配合,塑料制品的消光性有很大改進。在鈣塑紙張中,在低密度聚乙烯(LDPE)及高密度聚乙烯(HDPE)薄膜中,添加碳酸鈣都可達到散光和消光的作用,使之適宜書寫、印刷。白度較好的碳酸鈣還可以取代昂貴的白色顏料。

6、可使制品具有某些特殊性能。碳酸鈣添加于電纜料中有一定的絕緣作用,碳酸鈣的添加可以提高某些制品的電鍍性能、印刷性能。微細或超細的碳酸鈣添加在聚氯乙烯(PVC)中,有一定的阻燃作用。

7、降低塑料制品成本。普通的輕質碳酸鈣、重質碳酸鈣其價格都遠遠低于塑料價格,碳酸鈣的添加會使塑料制品的成本降低。固國外稱碳酸鈣為填充劑(Filler)或增量劑(Extender)。 

在現階段,添加碳酸鈣以降低塑料的成本為主要目標。隨著碳酸鈣表面性質的改善和形狀、粒度的可控,碳酸鈣將逐漸成為補強或賦予功能性為目的的功能性填充劑。

碳酸鈣是PVC制品生產加工中最常用的填充劑,其使用目的大多是為使PVC制品增量,以達到降低生產成本的目的。

目前在PVC制品的生產加工中使用的碳酸鈣主要有兩種,其一是由天然石灰石經機械粉碎法如通過雷蒙磨粉碎成不同細度的碳酸鈣,這種碳酸鈣稱為重質碳酸鈣,其品質由天然石灰石的品位和其細度決定。合理使用重質碳酸鈣可提高PVC制品的耐熱性、剛性、尺寸穩定性及加工性。其二是挑選品位高的石灰石經過煅燒,使其分解成氧化鈣,并通水反應成氫氧化鈣,再通入二氧化碳,經沉淀后形成碳酸鈣,這種碳酸鈣稱為輕質碳酸鈣。少量使用輕質碳酸鈣可提高PVC制品的拉伸強度。輕質碳酸鈣的品質除由天然碳酸鈣的品位決定外,其煅燒等化學反應條件及分級細度也是十分重要的因素。輕質碳酸鈣的價格應比同一細度的重質碳酸鈣高一倍以上。

PVC制品的加工過程中,大量添加碳酸鈣會降低產品質量,但如果添加了劣質碳酸鈣,其制品質量就會大幅度下降。添加同樣份數的碳酸鈣,優質碳酸鈣與劣質碳酸鈣會使PVC制品的性能截然不同。通常情況下,一些廠家或經銷商會將輕質碳酸鈣與重質碳酸鈣混和在一起以輕質碳酸鈣的價格出售,這種現象可出現在各種細度的輕質碳酸鈣中。另外,一些小廠的原料來源及生產工藝均無嚴格的要求,導致了質量較差現象。

通常品質較差的碳酸鈣的價格較低,一些生產廠家為求得較低的生產成本而會采購這樣的碳酸鈣,但這樣做往往適得其反,因為它的添加量相對低于優質碳酸鈣,否則將大大降低制品質量。

五、碳酸鈣在橡膠中的應用 

1、碳酸鈣作為橡膠工業中使用得最早、用量最大的填充劑之一。被大量填充在橡膠制品之中,不僅可以增加制品的容積,而且能節約昂貴的天然橡膠或合成橡膠,達到降低成本的目的。

2、改進加工性能

橡膠在加工過程中,為了成形需要,十分重視其加工性能。在一般橡膠制品配方之中,往往要加配若干份碳酸鈣。在淺色填料中,碳酸鈣分散性最好,可以與橡膠以任意比例混煉,又可將其他助劑一起混入,混煉方便。我司生產的碳酸鈣除以上優點外還有一個突出的優點是它添加比例的變化不會影響橡膠的硫化體系。

3、改進硫化膠性能,起補強和半補強作用

我司生產的超細、微細碳酸鈣填入橡膠,能獲得比純橡膠硫化物更高的擴張強度、耐磨性、撕裂強度。碳酸鈣粒子越細。對橡膠擴張強度、撕裂強度、撓曲性的提高越明顯。我司生產的活性碳酸鈣已被應用于天然橡膠、合成橡膠中,它能使橡膠的擴張強度得到很大的改進。

4、在橡膠加工中發揮一些特殊的作用

在硫化橡膠中,碳酸鈣可以調節硬度,在加添100份的范圍內,加入重質鈣后的硬度不及加入沉淀輕質碳酸鈣上升大;沉淀碳酸鈣(輕質)每增加10份硬度增加邵氏1度;微細碳酸鈣、活性碳酸鈣每增加10份硬度增加邵氏2~3度。在橡膠工業中往往通過改變碳酸鈣填充量來調節硬度。

六、碳酸鈣在粘結劑、密封劑中的應用

碳酸鈣被廣泛用于粘結劑和密封劑中作填料。我司開發的木材粘和劑專用碳酸鈣產品具有粒徑分布窄、比表面積大、吸油及吸水量低等優點。已成為反應型膠粘劑、熱熔性膠粘劑、氯丁橡膠膠粘劑、水基膠粘劑及密封膠的主要原料,在大幅度降低成本的前提下,膠接性能得到全面提高。

木材粘和劑專用碳酸鈣應用面較廣,如在PVC塑溶膠中可以改善其流變性能,在硅酮結構密封膠中可以起到增強及降低成本的作用,應用在熱熔膠中可以起到增量補強與耐熱作用,在水基膠粘劑中可以起到增稠與增粘的作用。在膠粘劑與密封膠中應用可以明顯地降低成本,改善膠接性能。

七、碳酸鈣在化學建材中的應用 

隨著塑料工業的發展,近年出現了新型復合材料——鈣塑材料,它是把大量的含鈣無機填充劑,配以少量的聚烯烴樹脂和其他添加劑,作為建筑材料。這種材料兼具木材、塑料及紙張的許多優良性能,具有耐熱、耐化學腐蝕、耐寒、隔音、防震、加工容易等特性,可以在包裝、建材、管具等方面大量代替紙張和木材?;瘜W建材比重輕,價格便宜又易加工成形,所以做門、窗、天花板、墻板、上下水管、樓梯扶手、地板、電線管等都很理想?;瘜W建材發展極快,世界上一些國家建材用塑料已占塑料用量的20%至30%,由于它可以廣泛代替鋼材、木材、所以在當今世界中化學建材與鋼材、木材、水泥并列,統稱為“四大材”?;瘜W建材以無機填料為主要成分,用量極大(最大達95%),一般用量在30%~90%,如果聚乙烯交聯發泡,含碳酸鈣量為50%~60%。聚酯樹脂制品如玻璃,做瓦楞板、落水管、天漏、加入碳酸鈣是為降低成本、調整粘度、改善涂喬加工性。

八、碳酸鈣在油墨中的應用

油墨工業中采用樹脂酸改性的碳酸鈣,所配制的油墨,身骨及粘性較好,并有良好的印刷性能,且穩定性很高,細微的顆粒與其它原料混合易相容,故印品光滑,網點完整,遮蓋力強,光澤度與鋁鋇白相當。作為填料,可以提高油墨的光澤度和亮度。

九、碳酸鈣在醫藥、食品、飼料等中的應用

碳酸鈣是制藥工業的培養基中的重要組分之一,其作用除了提供Ca元素外,還對穩定發酵培養過程中PH變化發揮緩沖作用,所以碳酸鈣成為制藥工業微生物發酵的緩沖劑。在藥品的試劑之中,碳酸鈣一般可作為填料,在止酸片中則起一定的藥效。

碳酸鈣可作為食品添加劑,在食品中宜添加少量,通常不超過2%,以保證人體所必須的鈣的攝入。因為在正常情況下,人體內鈣總量約為1200克,其中99%存在于骨髂和牙齒中,還有1%是人體血液中必不可少的組分,所以在各種食品添加劑中碳酸鈣也是其中之一。

在某些食品中(如口香糖、巧克力),碳酸鈣作強化劑,既降低成本,又作為基質材料。

在牙膏中,重質碳酸鈣作為磨擦劑使用,一般填加要達40%以上。

在化妝品中,較細的優質碳酸鈣作為填充劑。

碳酸鈣還用于印刷油墨、封蠟中,大多是起降低成本和增加容積的填充作用。

重質碳酸鈣在玻璃工業中是主要原材料之一。

碳酸鈣產品廣泛用于國民經濟部門,隨著科學技術的發展,碳酸鈣產量會相對增加,而且會出現更多的新品種,碳酸鈣的重要性將日益為人們所了解。

超微細有機碳酸鈣 超微細有機碳酸鈣功能性填料是采用高純度、高白度碳酸鈣石原礦,利用無機物界面直接有機化高新技術,結合超細研磨、分散加工工藝生產高性能有機填充料,廣泛應用于各種聚合物的填充改性及粉末涂料、油性涂料的填充增容,改善制品物理力學性能,降低產品成本,并起到部分替代昂貴白色顏料的作用。

超微細有機碳酸鈣功能性填料系列產品適用于聚氯乙烯(PVC)各種軟硬不透明制品,如門窗異型材、電纜料、管材、管件、扣板、板材、薄膜、波紋瓦等。產品特性:

(1)較一般碳酸鈣超細粉增加30%-100%的填充量,與有機物相容性良好;

(2)具有相對低比表面的方解石結構,對增塑劑和其他添加劑沒有大的吸收作用(低DOP值);

(3)優良的分散性,能增加制品的韌性、彈性模量及沖擊強度,降低成形收縮率,對制品的電化學性能影響極少;

(4)高白度,具有部分取代昂貴白色顏料的作用,提高制品的表觀質量;

(5)可用染料著色,對機器部件無磨損,螺桿不積垢;

(6)改善制品印刷性能,具有優良的色牢度。

使用方法

聚合物填充可采用直接添加及造粒添加方式進行,一般情況下使用雙螺桿擠出成型可采用直接添加的方式生產;聚合物單螺桿擠出成型可采用先造粒后擠出成型的方式生產,添加量可根據實際使要求從10%-90%任意選擇。油性涂料的填充增容可采用直接添加的方式進行。


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