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PVC專用輕質(zhì)碳酸鈣質(zhì)量控制方法探討

添加時(shí)間:2018年05月03日   【字體大。 】 關(guān)注:2973

  硬質(zhì)聚氯乙烯制品加工過(guò)程中對(duì)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(chǎng)上良莠不齊的輕質(zhì)碳酸鈣對(duì)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(wèn)題。因此,選擇高品質(zhì)的輕質(zhì)碳酸鈣對(duì) PVC~U 制品生產(chǎn)廠家是至關(guān)重要的。

  對(duì)于輕質(zhì)碳酸鈣標(biāo)準(zhǔn)中提出的技術(shù)指標(biāo) ,由于檢測(cè)項(xiàng)目較多、檢測(cè)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(cè) ,同時(shí)多數(shù)輕質(zhì)碳酸鈣的使用企業(yè)也沒(méi)有配備足夠的檢測(cè)條件或開(kāi)展全部檢測(cè)項(xiàng)目來(lái)監(jiān)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(píng)價(jià)輕質(zhì)碳酸鈣質(zhì)量,對(duì)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(cè)沉降體積、色相、表觀密度指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)輕質(zhì)碳酸鈣質(zhì)量,為輕質(zhì)碳酸鈣的選用和檢測(cè)提供可靠的參考依據(jù)。

  1.輕質(zhì)碳酸鈣的檢測(cè)方法

  1.1沉降體積的檢測(cè)

  沉降體積測(cè)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(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)品加工中常用的碳酸鈣有輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣,輕質(zhì)碳酸鈣是通過(guò)化學(xué)方法生產(chǎn)的,密度2.4 —2.7g/Cm3 ;重質(zhì)碳酸鈣是通過(guò)對(duì)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(guò)程中重質(zhì)碳酸鈣對(duì)加工機(jī)械設(shè)備的磨損較輕質(zhì)碳酸鈣嚴(yán)重,尤其是對(duì)擠出機(jī)機(jī)筒、螺桿磨損很大。通過(guò)測(cè)定碳酸鈣的沉降體積可以簡(jiǎn)單判定其為輕質(zhì)碳酸鈣或重質(zhì)碳酸鈣,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(jiàn)表 1。

  

 

  從表1中可以看出,廠家4 、廠家5的碳酸鈣的沉降體積最低分別為 1.9 m g/L 、2.1 m g/L ,而 H G /T 2226 —2ooo <<工業(yè)沉淀碳酸鈣>>中對(duì)合格品的要求是:沉降體積≥2.4 m g/L,由此可以說(shuō)明,廠家4、廠家5 的碳酸鈣可能為重鈣或部分摻有重鈣;廠家1、2、3 的碳酸鈣的沉降體積都滿足 HG/T 2226 —2000 中合格品的要求;而廠家 6 的碳酸鈣的沉降體積最高為3.9 m g/L ,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了 H G/T 2226 —2000 中優(yōu)等品> 2.8 m g/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(cè)

  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(duì)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 PV C —U 管材、異型材 的生產(chǎn) 中,生產(chǎn)廠 家過(guò) 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 PV C —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(shù)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(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(xiàn) PVC 加工過(guò)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)碳酸鈣。的色相與粉體白度都與輕質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)工藝及控制過(guò)程有關(guān)系,一般與輕質(zhì)碳酸鈣粉體的顆粒大小、粒徑分布無(wú)關(guān)。

  碳酸鈣色相的檢測(cè)是將PVC 、碳酸鈣、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(guò)轉(zhuǎn)矩流變儀對(duì)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 PVC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)碳酸鈣的粉體白度和添加 25 份時(shí)的色相,其中廠家 2、4 的碳酸鈣粉體白度最高,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(shuō)明碳酸鈣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)沉淀碳酸鈣>>中對(duì)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(jiàn):5 個(gè)廠家輕質(zhì)碳酸鈣的粉體白度都滿足 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(huì)直接影響白色 PVC 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)碳酸鈣的色相。

  1.3表觀密度的檢測(cè)

  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(duì)輕質(zhì)碳酸鈣的使用企業(yè)檢測(cè)有一定的困難,但與碳酸鈣顆粒間接特性有關(guān)的表觀密度,其檢測(cè)依據(jù)聚氯乙烯樹(shù)脂的表觀密度檢測(cè)方法,其檢測(cè)設(shè)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(cè)。

  

 

  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)的重鈣的表觀密度最高,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(duì)比較接近,其中廠家 1 的表觀密度最小,接近于納米級(jí)碳酸鈣的表觀密度 0.28 g/cm3,說(shuō)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(shuō)明其碳酸鈣體積相對(duì)較小,有可能摻有一定數(shù)量的重質(zhì)碳酸鈣大粒子。

  對(duì)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(yīng)保證碳酸鈣的表觀 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(duì)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(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(guò)對(duì)輕質(zhì)碳酸鈣的性能指標(biāo)檢測(cè)研究可以看出:碳酸鈣的沉降體積、色相和表觀密度可以簡(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顏色。

  輕質(zhì)碳酸鈣的化工行業(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(cè)項(xiàng)目相對(duì)較多,對(duì) PVC 硬制品的生產(chǎn)企業(yè)來(lái)講,不易直接方便應(yīng)用。而輕質(zhì)碳酸鈣,的沉降體積、色相、表觀密度等檢測(cè)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(duì)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,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)碳酸鈣質(zhì)量的參考依據(jù)。

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