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應用分散改性劑的輕鈣其生產、儲存和填加中的粒徑分析

2020-09-23

應用分散改性劑的輕鈣其生產、儲存和填加中的粒徑分析

沈興誌吳瑾1黃德紅2

1珠海歐美克儀器有限公司,珠海,5190852 東莞市澳達化工有限公司,東莞,523053

摘要輕鈣的生產工藝、儲存和應用中的碳酸鈣顆粒粒徑變化是其應用中頗受關注的環節。本文選取在輕鈣生產碳化後漿料中添加AD755分散改性劑和未添加分散改性劑的兩個輕鈣樣品,對其粒度進行測試。測試研究了AD755分散改性劑對最終成品輕鈣的粒度的影響。比較了在儲存年限超過1年的改性超細輕鈣的粒徑變化。與此同時也了解了不同類型分散試劑例如OM7、六偏和一種流動改性劑等的測試結果粒度的差異。研究結果表明,AD755分散改性劑能在輕鈣生產中,通過包覆原生碳酸鈣顆粒,減少其硬團聚,發揮改善終產品粒徑的作用AD755在碳酸鈣粒度測試時亦可減緩碳酸鈣顆粒溶解,發揮分散穩定作用。製作優良的改性超細輕鈣在存儲一定時間後,粒徑變化非常細微。使用不同的分散試劑,對輕鈣在具體的填加應用時,其真實分散粒徑是各不相同的。

關鍵詞:輕鈣; 超細輕鈣 分散改性劑; 粒度 粒徑; 激光粒度儀

 

  1. 引言

    輕鈣的生產過程中,碳化後的碳酸鈣漿料,在經過脫水、烘幹等工序中,很難保持其原始粒徑,這主要是由於超細碳酸鈣顆粒的容易發生團聚造成的。碳酸鈣粉體的團聚將影響後續其做為塑料,橡膠,塗料等產業的填加劑的填加量和最終產品性能。在碳化漿料中加入分散改性劑等化學助劑,可以降低漿料的粘度、減少濾餅的含水量、節省脫水烘幹時間、減少輕鈣團聚,達到節能降耗並提高成品質量的目的。激光粒度儀通常被用來分析了解不同加工工藝下碳酸鈣成品的粒度特性,評估不同組分、濃度、添加條件的分散改性劑的使用效果,以達到最優化利用助劑、保障產品質量的目的。

    由於分散改性劑在粉體粉碎和抗團聚的作用效果有明顯的選擇性,不同種類的物料,通常有與之相對應的特有助磨劑,且用法和用量也不盡相同。向日葵安卓免费希望通過分散改性劑AD755作為例子,采用激光粒度儀進行粒度分析,來了解輕鈣碳化生產工序添加中的成品粒度差異,進而了解AD755的促進樣品分散、防止二次團聚的效果。同樣的方法也可以用來做其他物料和助磨分散改性劑的添加效果的評估,及最適宜添加量的選擇指導。

    在傳統的激光粒度儀對普通碳酸鈣的測試中,通常以水為介質,加入乙醇六偏磷酸鈉試劑作為促分散、抑製溶解試劑,操作過程較複雜,六偏磷酸鈉的濃度很難控製,導致測試結果重複性較差。在對AD755的防止再團聚性能了解後,向日葵苹果破解版希望采用新的AD755作為碳酸鈣測試的分散劑,來改善測試過程,並確認其對測試重複性的是否符合改善的預期

    與此同時,向日葵视频app苹果也希望對輕鈣的具體應用時的粒徑變化有更多的了解,分析了OM7、六偏磷酸鈉和一種流動改性劑對輕鈣填加應用時其粒徑的異同。

     

  2. 實驗

    2.1實驗原材料、儀器與試劑

    實驗樣本:在碳化過程中加入AD755的輕鈣成品(簡稱AD755+)、同樣工藝的未加AD755的輕鈣成品(簡稱AD755-)、福建某輕鈣廠生產#200改性超細輕鈣、日本進口改性超細輕鈣(簡稱#JP超細輕鈣)

    粒度測試所使用主機及進樣器型號:珠海歐美克儀器有限公司Topsizer +SCF-108LS-609 +SCF-105B

    分散試劑:2%六偏磷酸鈉(簡稱六偏);東莞市澳達化工有限公司AD755分散改性劑,該試劑集助磨、改性、潤滑、偶聯、分散等功能於一體,基本可以保持原生粒子的粒徑,白度保持好,潤濕分散性佳OM7超細輕鈣專用分散劑;一種流動改性劑等

     

    2.2 測試方法

    2.2.1 普通輕鈣的測試方法

    普通輕鈣一般中值粒徑在微米級範圍,其粒度測試相對較容易。在本文中均采用歐美克LS-609全自動激光粒度儀進行SOP標準化測試,以市政自來水加分散穩定劑作為介質。SOP全自動測試設置為:自動排氣泡,進樣器內置超聲2min後測試,循環泵轉速設定為2500rpm,加樣自動遮光比控製在8%左右,並采用“通用模式”進行粒度分析。

     

    2.2.2超細碳酸鈣的粒度測試方法

納米碳酸鈣屬於超細粉體,不易分散徹底,因此在傳統進樣器內置超聲外進行了細胞粉碎機的大功率的超聲分散。超細輕鈣測試采用歐美克公司Topsizer激光粒度儀,以純淨水作為測量介質,加入分散解聚試劑,采用細胞粉碎機分散15分鍾,並以“通用模式”進行粒度分析。

 

  1. 實驗結果及討論

    3.1輕鈣生產中應用分散改性劑AD755的成品粒度差異,即AD755+AD755-輕鈣樣品粒度對比

     

    1. AD755+AD755-樣品的粒度D50D97測試結果對比

    在普通輕鈣的粒度測試中,通常使用六偏作為分散穩定劑,向日葵视频app苹果同時也對比了不添加分散劑、添加AD755對粒度測試結果的影響。由圖1可見,生產過程中添加了AD755分散改性劑的輕鈣粉(AD755+)粒度D50D97均比未添加的對照樣品(AD755-)粒徑小。可以看出AD755分散改性助磨劑可以有效的較少輕鈣生產中的團聚,同時最終的輕鈣成品質地鬆散,流動性更好。

    實際的AD755改性輕鈣粉在塑料中的應用中,也顯示出,其粉體流動性得到了增加,吸油值有所下降,機械加工性能和與高分子塑料材料的親和性及相容性都得到了改善,填充的塑料成品亮度、光潔度等質地更佳,抗衝擊強度高、韌度好,或者也可以在同等質量要求前提下增加碳酸鈣的填充比例,提高了經濟效益。

     

    3.2 AD755為分散劑對AD755+AD755-粒度測試分散效果

     

樣品

分散劑

D(4,3),um

D50,um

D97,um

5次測量D97相對均方差

AD755-

6.73

5.90

17.20

0.90%

六偏

6.61

5.27

16.20

2.21%

AD755

7.61

6.80

18.12

0.80%

AD755+

5.94

5.17

15.84

1.07%

六偏

5.37

4.50

15.58

1.62%

AD755

6.77

5.94

17.23

0.68%

1AD755-輕鈣、AD755+輕鈣不同分散劑測試結果比較

 

對比采用六偏、AD755作為測試分散穩定劑和不添加分散穩定劑,由表1可以看到在測試中加入了AD755作為分散穩定劑的測試結果,其相應的特征粒徑值稍大一些。由於碳酸鈣在水中微溶的屬性,而六偏的極性分子特性在加入過量時會加速碳酸鈣溶解,AD755低聚合物的特性有利於包覆碳酸鈣顆粒並減緩其溶解。從5次平行測試的D97相對標準偏差上看,也印證了AD755作為分散穩定劑時,測試結果波動最小,體係穩定性較六偏與不加分散劑時更佳。上述也證實了AD755試劑更適合於在生產過程中添加,而在最終成品的應用中再添加,並不會進一步減小輕鈣的粒徑。




AD755低聚物每個分子有多個極性基團,它在無機粉體表麵的吸附是部分極性基團朝無機粉體表麵,另一部分則朝溶液,並通過分子間力或氫鍵與溶液產生締合,從而形成立體屏障防止顆粒間接觸聚集,起到粒子間分散和防止溶解作用。測試結果與預期一致。


3.3 利用OM7分散改性劑對在放置一段時間前後的超細輕鈣成品粒徑測試

使用生產日期為2014年初的標號為#200改性超細輕鈣樣品和日本進口改性超細輕鈣樣品,進行再次測試,兩次均采用OM7作為分散劑,在保持其他所有測試條件參數相同的情況下,2014年4月測試結果和2015年9月測試結果對比圖2、圖3所示。同時向日葵app下载苹果版也利用六偏以及一種流動改性劑進行測試對比。



圖2、采用不同分散劑對#200超細輕鈣粒度測試

 

 


圖3、 采用不同分散劑對#JP超細輕鈣粒度測試


由圖2、圖3可見,兩種超細輕鈣在相隔1年多時間,同樣以OM7為分散劑的粒度測試(紅色、黑色曲線),粒徑值相差無幾,結果均為超細亞微米級。顯示出改性後的超細輕鈣在存放一段時間後,其粒徑並未有太大改變。


 

3.4 利用多種分散改性劑對超細輕鈣成品分散效果的粒徑測試

 

樣品

分散劑

D(4,3)μm

D50μm

D90,μm

D97,μm

#200

某流動改性劑

2.212

0.421

7.284

12.675

#200

OM7

0.258

0.127

0.271

1.096

#200

六偏

0.457

0.144

0.605

3.935

#JP

某流動改性劑

2.392

0.360

8.367

17.284

#JP

OM7

0.150

0.130

0.257

0.350

#JP

六偏

0.163

0.134

0.281

0.434

2采用不同分散劑對#200#JP超細輕鈣測試結果比較

 

在圖2、圖3中,以多種不同的分散改性劑對超細輕鈣進行分散,其中以六偏為分散劑(藍色曲線)的測試結果較OM7略粗一些,顯示出六偏分散效果較OM7略弱。這些測試的結果中#200、#JP兩種超細輕鈣粒徑差異不大,僅在微米級大顆粒處#200樣品明顯較#JP多。同時向日葵视频app苹果測試了一種流動改性劑作為添加劑的(綠色曲線)的超細輕鈣粒徑,在兩個樣品中都存在部分微米級的團聚顆粒,即使進行了長時間的細胞粉碎超聲後,顯示其分散仍然不會完全徹底。在此測試條件下,#200和#JP樣品其D50,D90,D97都表現出了較大的差異。由於在塑料母粒生產填加碳酸鈣的應用場合中分散改性劑的使用品種頗多,測試顯示出不同的分散改性劑對超細輕鈣分散的二次粒徑各有不同,同時也說明了不同的分散改性劑在對塑料成品的不同性能的改善同時,碳酸鈣顆粒的實際填加粒徑也是有所差異的。

  1. 結論

  1. AD755分散改性劑在輕鈣碳化生產過程中的添加,能有效促進輕鈣的分散,使生產成品輕鈣粒徑更細,同時其他理化性能也有所改善。

  2. AD755分散改性劑在碳酸鈣粒度測試時作為分散助劑過量添加入介質中,能減緩碳酸鈣的溶解,可以用來做除超細輕鈣外的碳酸鈣粒度測試的分散穩定劑,同時可以減緩由於常規測試體係不穩定造成的結果波動。

  3. 改性良好的超細輕鈣在較長時間存放後,其原始粒徑基本能保持原始結果。

  4. 碳酸鈣填加工藝中為了達到不同的改性目的,使用不同的分散改性劑對碳酸鈣粉體的分散效果不同,對應其碳酸鈣顆粒的粒度分布也不盡相同。

     

    參考文獻

  1. 盛晨軍,何豫基. 化學助劑在碳酸鈣生產中的應用 ,中國無機鹽工業協會鈣鎂鹽分會2014論文集

  2. 劉英俊. 碳酸鈣在塑料中的應用進展,無機鹽工業,第40卷,第3期,20083

  3. 沈興誌、吳瑾. 立磨碳酸鈣的激光粒度儀測試方法探討,2015年中國非金屬礦科技與市場交流大會論文集

     

     

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