轻质与重质碳酸钙的核心差异对比
1. 来源与生产工艺:合成 vs 机械粉碎
轻质碳酸钙为化学合成产物,又称沉淀碳酸钙,可通过两种核心工艺制备:一是将石灰石煅烧生成石灰与二氧化碳,石灰水化生成氢氧化钙乳浊液,再通入二氧化碳碳化生成碳酸钙沉淀,经脱水、干燥、粉碎制得;二是通过碳酸钠与氯化钙复分解反应生成碳酸钙沉淀,再经后续处理制得,特殊工艺下可生产纳米级轻质碳酸钙。
重质碳酸钙为物理加工产物,通过机械粉碎天然矿物制得,原料包括方解石、大理石、白垩、贝壳等,加工过程仅改变原料粒径,不改变其化学本质。
2. 核心物理性能差异
堆积密度:重质碳酸钙堆积密度较大,为0.8~1.3g/cm³,对应包装多为25kg/包,包装体积较小;轻质碳酸钙堆积密度较小,为0.5~0.7g/cm³,纳米级产品可低至0.28g/cm³,同等质量下包装体积显著更大,部分纳米级产品采用15kg/包或20kg/包规格。行业常用「沉降体积」量化密度差异:重钙沉降体积为1.1~1.4ml/g,轻钙为2.4~2.8ml/g,纳米轻钙可达3.0~4.0ml/g,沉降体积越大,代表粒径越小、密度越轻、产品档次越高。需注意,两者真实密度差异不大,重钙为2.6-2.9g/cm³,轻钙为2.4-2.6g/cm³,堆积密度差异主要源于颗粒形态——轻钙多为纺锤形/枣核形,占用体积大;重钙多为块状,占用体积小。
白度:重钙因原料含杂质较多,白度通常为89%~93%,极少数可达95%;轻钙经化学合成去除大量杂质,纯度更高,白度为92%~95%,部分高端产品可达到96%~97%,因此更适用于高档或浅色橡塑制品。
水分含量:重钙水分稳定且偏低,一般为0.2%~0.3%,高档产品可低至0.1%;普通轻钙水分为0.3%~0.8%,波动较大,传统检测中常以水分接近1%判断为轻钙,0.1%以下判断为重钙。
粒径与形态:重钙粒径范围为0.5~45um,随粉碎设备不同波动较大,颗粒形态多为立方体、多棱体等不规则形态,晶型由原料决定(如方解石重钙为六方晶型、大理石重钙为立方晶型),破碎细化不改变晶型;轻钙普通产品粒径为0.5~15um(纺锤形,粒径难以精准测定),纳米级产品粒径为20~200nm,颗粒形态可通过碳化过程添加控制剂(无机酸碱、有机酸、醇类、生物聚合物等)人为调控,可制备菱形、球形、长棒形等多种形态。
3. 关键应用性能差异
吸油值:轻钙吸油值为60-90ml/100mg,远高于重钙的40-60ml/100mg。吸油值高会导致液体助剂与树脂消耗量增加,例如吸油值从40增至50ml/100mg时,偶联剂用量需增加30%,因此含液体助剂的橡塑配方更适合选择重钙。
流动性:轻钙纺锤形结构及高吸油值会吸附润滑剂、增塑剂等助流组分,流动性较差,添加量超过25份时会显著影响加工流动性;重钙颗粒状结构可提升体系流动性,添加量无明显限制。
色光可控性:重钙色光由原料产地决定,破碎细化不改变,如四川重钙底色偏蓝、广西重钙偏红;轻钙为化学合成,可通过控制晶型调控色光,其自带的蓝色色光可消除PVC制品的黄色色光,这也是传统PVC制品偏好轻钙的重要原因。
pH值与环保性:轻钙pH值为9-10,碱性强于重钙(pH值8-9),在橡塑制品焚烧时更易吸收HCl、H2S等酸性分解气体,降低二噁英产生风险,更符合环保焚烧要求。
价格:重钙加工工艺简单,同等粒径下比重钙便宜30%左右,经济优势显著。
总结
轻质与重质碳酸钙的核心差异源于生产工艺,进而导致物理性能、应用效果与成本的显著不同。
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