如何控制碳酸钙吸油值

碳酸钙作为一种无机填料，已被广泛应用在橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、医药等众多行业。在碳酸钙产品质量相关的指标中，吸油值对产品应用有非常重要的影响。

吸油值也称树脂吸附量，表示填充剂对树脂吸收量的一种指数。吸油值大小除决定了粉体材料的化学组成及纯度外，还与其表面化学性质有关，吸油值不同，则粉体粒度、比表面积、吸附性能也不同。吸油值可改变碳酸钙与高聚物作用的相容性，对材料质量、性能及用途都有一定影响。

粉体吸收油的两种主要形态

轻钙与重钙的吸油值对比

轻质碳酸钙的吸油值为60-90mL/100mg，远远大于重质碳酸钙的40-60mL/100mg，两者吸收液体的性能和吸收树脂的性能差异很大。简单来讲，吸油值大，会“浪费”大量的树脂，填充碳酸钙降低生产成本的效果就减弱了。

此外，如果配方含有液体助剂，应该选用吸油质小的重质碳酸，吸油值大的无机粉体，需要的偶联剂也会增加。

降低碳酸钙的吸油值的途径

1、控制颗粒形貌

轻质碳酸钙或纳米碳酸钙，其吸油值高低和生产工艺有很大关系。在对颗粒形貌没有特殊要求的情况下，可采用晶型控制剂，控制晶型和比表面积，从而降低其吸油值。

2、控制细度和粒度分布

普通领域的碳酸钙产品应用，对细度和粒度分布要求不高，可适当选用粒度分布差距较大的复配产品，这样小粒子会进入大粒子的空隙，堆积密度变大，产品整体吸油量会减小。

对于高质量产品应用，细度高、粒度分布窄的碳酸钙有助于提高制品性能，这时候就需要通过表面改性来解决吸油值的问题。

3、表面改性

表面改性是有效降低粉体吸油值的重要手段之一。碳酸钙表面改性后，聚集态颗粒减少，分散性提高，颗粒间空隙减少，另外，改性分子使碳酸钙表面极性减弱，颗粒间摩擦力减小，润滑性提高，粉体堆积更加紧密，堆积密度增大，吸油值自然减小。

改性后的纳米碳酸钙TEM图

碳酸钙生产工艺变量对吸油值的影响

1、二次碳化时间的影响

碳化过程对吸油值的影响

碳化反应至终点，容易发生返碱现象，这是因为CaCO3颗粒在反应中包覆了一定量的Ca(OH)2微粒，被包覆的Ca(OH)2会不断地从CaCO3颗粒表面游离出来而导致体系“返碱”，通过碳化，能使溶液中的Ca(OH)2反应彻底，确保产品pH值达标。同时二次碳化对新生成的CaCO3颗粒进行表面修整，使其平滑光亮，表面能降低，不仅可以降低产品的吸油值，而且能有效阻止颗粒之间发生团聚。在实际生产中，根据返碱量，二次碳化时间一般控制为1~2 min。

2、晶型控制剂用量的影响

晶型控制剂对吸油值的影响

碳化反应包括碳酸钙晶核的生成和晶体的长大，在碳化反应初期，随着晶型控制剂用量的增加，成核速率大于成长速率，制得的纳米碳酸钙粒径小，比表面积大，屈服值高，但吸油值也相应升高。

3、表面活性剂用量的影响

表面处理剂用量的影响

随着表面处理剂用量的增大，纳米碳酸钙的吸油值不断下降。但当处理剂用量增加到一定程度后，吸油值几乎不再下降，而且体系中过量的处理剂导致屈服值降低。

结语

从微观角度看，吸油值与粉体颗粒间的空隙、粒子的表面性能及粉体的比表面积有关。纳米颗粒未改性时呈聚集态，颗粒间的空隙较大，此时粉体的吸油值会上升。

粒子表面的亲水、亲油性能对吸油值的影响很大，粉体经改性后，亲油性增大，表面能减小，吸油值减小，分散性更好。从另一个角度讲，获得吸油值较小的碳酸钙，可以使颗粒的分散性以及亲油性都得到很大的改善。

此外，在生产超细碳酸钙过程中，当然首先考虑粒径大小，分散性能。在此基础上，再考虑如何降低其吸油值，只有这样，才有实际意义。

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