在實際應用中,大多數(shù)碳酸鈣填料都用吸油值這項指標來大致預測填料對樹脂的需求量,即吸油值對選擇填料具有重要的指導意義。
1、什么是吸油值?
粉體吸收油的兩種主要形態(tài)
吸油值也稱樹脂吸附量,表示填充劑對樹脂吸收量的一種指數(shù)。吸油值通常以100g樣品所需亞麻油的質(zhì)量表示(%或mL/100g)。即指每100g樣品,在達到完全潤濕時需要用油的低用量。
吸油值=亞麻油量/100g樣品
吸油值的大小與粉體的粒度分布、顆粒形狀、分散與凝聚程度、比表面積及表面性質(zhì)等有關(guān)。
(1)粉體顆粒的粒度越細,比表面積越大,分布越窄,吸油值就越高;
(2)不同顆粒形狀的吸油值:針狀>片狀>球狀。針狀粒子由于填充排列縱橫交錯,空隙較大,吸油量高;片狀粒子混合在一起時呈平行排列,空隙減小,其吸油量低;整齊排列的球狀粒子,其自由空間小,吸油量也小。
(3)晶體的表面缺陷少,完美程度高,其比表面積小,吸油量也低。
2、如何降低碳酸鈣的吸油值?
(1)控制顆粒形貌
對于輕質(zhì)碳酸鈣(或納米輕質(zhì)碳酸鈣)來說,其吸油值高低和生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系。在對顆粒形貌沒有要求的情況下,可采用晶型控制劑,調(diào)控碳酸鈣的晶型和比表面積,從而降低其吸油值。
(2)控制細度和粒度分布
細度要適當,并非越細越好,粒徑分布也要因需而定。
對于一般產(chǎn)品應用,如果碳酸鈣細度和粒度分布要求不高,可適當選用粒度分布差距較大的混合產(chǎn)品,這樣小粒子會進入大粒子的空隙,堆積相對緊密,吸油量也會減小。
對于高質(zhì)量產(chǎn)品應用,細度高、粒度分布窄的碳酸鈣有助于提高制品性能,這時候就需要通過表面改性來解決吸油值的問題。
(3)表面改性
表面改性是降低粉體吸油值的重要手段。碳酸鈣經(jīng)過表面改性后,聚集態(tài)顆粒減少,分散度提高,顆粒間空隙減少,同時改性分子對碳酸鈣表面的覆蓋又使顆粒內(nèi)的空隙減小,而且這一覆蓋還改變了碳酸鈣的表面性能,使其表面極性減弱,顆粒間摩擦力變小,潤滑性變得更好,故堆積得更加緊密,堆積密度增大,吸油值減小。
專利《一種可顯著降低碳酸鈣吸油值的表面改性劑配方》中提到,將聚乙二醇、三乙醇胺和氨基硅油三種表面改性劑進行復合;然后將復合表面改性劑加熱至50~95℃,按碳酸鈣粉體質(zhì)量的一定比例加入連續(xù)式粉體表面改性機中對碳酸鈣進行表面改性。改性后的平均粒度(D50)5~10μm的重質(zhì)碳酸鈣粉體,對DBP的吸收值可以由改性前的0.26mL/g~0.30mL/g降低到0.13mL/g~0.17mL/g。
4種表面改性劑降低重質(zhì)碳酸鈣填料吸油值的強弱順序為氨基硅油-804>聚乙二醇-200>三乙醇胺>一縮二乙二醇;同種改性劑,其用量不同時,吸油值不同,一般改性劑用量越大,吸油值越低;
采用氨基硅油-804改性劑且用量為1.00%時,改性樣品的吸油值低,達到0.115mL/g,改性后樣品的熱穩(wěn)定性好,熱分解溫度為325℃。