碳酸钙在塑料中的应用
碳酸钙应用

碳酸钙在塑料中的应用及其具体要求1 碳酸钙在塑料工业中的地位与作用众所周知,碳酸钙无论是重质碳酸钙(简称重钙)还是轻质碳酸钙(简称轻钙),是塑料工业中使用数量最大、应用面最广的粉体填料。
我国塑料制品的年产量已超过3000万吨,以塑料用粉体填料数量占塑料制总量10%,而碳酸钙在各种粉体填料总量的70%计算,目前我国塑料工业每年使用的各种规格的碳酸钙至少在210万吨以上。
随着塑料原料——合成树脂价格不断上升,特别是从2003年下半年开始的涨价狂潮暴发以来,合成树脂的市场价格已经上升50%以上,如低密度聚乙烯已上升到每吨万元以上,拉丝级聚丙烯已上升至九千多元/吨。
众多塑料加工企业的目光不约而同地落到廉价的非矿粉体材料上面,特别是碳酸钙以价格低廉、使用方便、副作用少等众多优点成为塑料加工行业首选的增量材料,为碳酸钙行业带来巨大商机。
碳酸钙作为廉价的填充材料其经济性是不言而喻的。
每年使用二百多万吨非金属矿产品代替以石油为原料的合成树脂,相当于国家少建2~3座大型石油化工厂,不仅可以节约数百亿元的投资,而且节约下来的是地球上不可再生且日益成为国家必争的战略资源的石油,对社会、对国家乃至对整个地球人类都是不可磨灭的贡献!而对于塑料加工行业来说,每多使用1%的碳酸钙等非矿粉体材料,就等于降低100元左右的原材料成本,而100元的差价往往会成为盈亏的分界线,会成为市场竞争力的分水岭,成为企业生存和发展的关键!多年的应用实践表明,碳酸钙不仅可以降低塑料制品的原材料成本,而且还具有改善塑料材料某些性能的作用,例如PP编织袋的色泽由半透明变为白色以及表面极性增加有利于印刷等。
近几年来的研究更是获得可喜成果,多家大专院校和科研单位的研究成果表明,达到一定细度的碳酸钙在使用得当时,可显著提高基体塑料的抗冲击性能,即碳酸钙可作为塑料材料的抗冲改性剂使用。
复合材料(重量比为1:1),如清华大学高分子研究所研制的HDPE/CaCO3其缺口冲击强度可达基体塑料的十倍左右,见表1。
碳酸钙在塑料中的作用有哪些?

碳酸钙在塑料中的作用有哪些?碳酸钙和塑料碳酸钙(CaCO3)是一种白色无味粉末,通常用于制造建筑材料、涂料和纸张。
另外,碳酸钙也可以用作塑料的增强剂,提高塑料的性能和制造的成本效益。
塑料是许多常见物品的主要成分,例如塑料袋、塑料容器、塑料玩具等。
不同种类的塑料有不同的性能和用途,但它们都是由聚合物制成的。
聚合物是由分子链构成的大分子,其中的单体可以是化学品,如乙烯或苯乙烯。
聚合物链可以被剪裁或折叠成所需的形状。
虽然塑料在许多方面都有优异的性能,但它们也有一些缺点。
常见的问题包括塑料强度不足、易老化和容易受到紫外线的影响。
因此,有必要添加一些成分来改善塑料的性能、强度和耐久性。
碳酸钙在塑料中的作用碳酸钙可以作为焦亚硫酸盐的替代品,用于填充塑料。
焦亚硫酸盐是一种常见的填充剂,但它不适合所有类型的塑料。
碳酸钙不仅可以用于更广泛的塑料类型,还可以提供许多其他优点。
提高强度和刚性添加碳酸钙可以增加塑料的强度和刚性。
这是由于碳酸钙的强度和硬度,特别是在高温下,可以提高塑料的整体性能。
这种方式对制造加固塑料件有很大的帮助,尤其是在汽车、运动器材等行业,要求产品具有很高的强度和刚度。
降低成本碳酸钙相对于焦亚硫酸盐来说,价格更加便宜。
添加碳酸钙可以减少塑料的成本,而且口感和质感等也不受影响。
对于塑料制造商来说,这是一个显著的优势。
减轻重量使用碳酸钙可以减轻塑料重量,这也是减少成本的一种方式。
比如有些选手在比赛前要求减轻车子的砝码,就是将塑料的碳酸钙成分增加,使得整体重量下降,从而达到提高速度,减少体力消耗的效果。
提高耐久性添加碳酸钙可以提高塑料的耐久性。
这是因为碳酸钙增加了塑料的牢度,使得它更难被划痕或损坏。
这对于需要保证产品耐久性的制造商来说,非常重要。
碳酸钙的添加量和注意事项当添加碳酸钙到塑料中时,需要注意适当的添加量和其性质。
碳酸钙的添加量通常是整个塑料重量的5-50%,具体取决于应用,但是过量的添加将影响塑料的透明度和口感等。
碳酸钙(CaCO3)在塑料中的应用及其具体要求

1、碳酸钙在塑料工业中的地位与作用众所周知,碳酸钙无论是重质碳酸钙还是轻质碳酸钙,是塑料工业中使用数量最大、应用面最广的粉体填料。
我国塑料制品的年产量已超过3000万吨,以塑料用粉体填料数量占塑料制总量10%,而碳酸钙在各种粉体填料总量的70%计算,目前我国塑料工业每年使用的各种规格的碳酸钙至少在210万吨以上。
随着塑料原料——合成树脂价格不断上升,特别是从2003年下半年开始的涨价狂潮暴发以来,合成树脂的市场价格已经上升50%以上,如低密度聚乙烯已上升到每吨万元以上,拉丝级聚丙烯已上升至九千多元/吨。
众多塑料加工企业的目光不约而同地落到廉价的非矿粉体材料上面,特别是碳酸钙以价格低廉、使用方便、副作用少等众多优点成为塑料加工行业首选的增量材料,为碳酸钙行业带来巨大商机。
碳酸钙作为廉价的填充材料其经济性是不言而喻的。
每年使用二百多万吨非金属矿产品代替以石油为原料的合成树脂,相当于国家少建2~3座大型石油化工厂,不仅可以节约数百亿元的投资,而且节约下来的是地球上不可再生且日益成为国家必争的战略资源的石油,对社会、对国家乃至对整个地球人类都是不可磨灭的贡献!而对于塑料加工行业来说,每多使用1%的碳酸钙等非矿粉体材料,就等于降低100元左右的原材料成本,而100元的差价往往会成为盈亏的分界线,会成为市场竞争力的分水岭,成为企业生存和发展的关键!多年的应用实践表明,碳酸钙不仅可以降低塑料制品的原材料成本,而且还具有改善塑料材料某些性能的作用,例如PP编织袋的色泽由半透明变为白色以及表面极性增加有利于印刷等。
近几年来的研究更是获得可喜成果,多家大专院校和科研单位的研究成果表明,达到一定细度的碳酸钙在使用得当时,可显著提高基体塑料的抗冲击性能,即碳酸钙可作为塑料材料的抗冲改性剂使用。
如清华大学高分子研究所研制的HDPE/CaCO3复合材料(重量比为1:1),其缺口冲击强度可达基体塑料的十倍左右,见表1。
南京工业大学材料科学与工程学院的研究成果也证明了这一点,均聚PP/ 碳酸钙复合材料的缺口冲击强度较基体塑料提高一倍,见表2。
碳酸钙工业用途

碳酸钙工业用途碳酸钙是一种广泛应用于工业生产中的无机化合物,具有多种用途。
下面将重点介绍碳酸钙的工业应用,并且提供一些示例。
1. 建材行业:碳酸钙是制备水泥、混凝土和砂浆的重要原料之一。
在水泥生产中,碳酸钙作为一种辅助原料,用于调节水泥的物理和化学性质。
此外,碳酸钙还可以用作建材制品的填充剂,如墙面涂料、石膏板和人造大理石等。
2. 塑料行业:碳酸钙被广泛应用于塑料制品中,以增加材料的硬度、抗冲击性和阻燃性。
它可以用作填料,改善塑料的加工性能并降低原料成本。
一些常见的塑料制品,如注塑件、挤出板、塑料管道和薄膜等都可以添加碳酸钙。
3. 橡胶行业:碳酸钙是橡胶制品的重要添加剂。
它可以提高橡胶材料的硬度、耐磨性和抗张强度,同时降低材料的成本。
碳酸钙可以添加到橡胶制品中,如轮胎、橡胶密封件和橡胶管等。
4. 玻璃制造:在玻璃制造过程中,碳酸钙经常用作玻璃的主要成分之一。
它可以增加玻璃的硬度和透明度,同时降低制造成本。
碳酸钙通常与石英砂和碱金属一起熔融,形成硅酸钡玻璃和硅酸钠玻璃等。
5. 酸洗和脱硫:碳酸钙可以用于酸洗金属表面,去除氧化层和污垢。
它与酸反应产生二氧化碳气体,帮助清洁金属表面。
此外,碳酸钙还可以用于煤电厂和工业锅炉等燃煤设备的脱硫过程。
6. 化妆品和个人护理产品:碳酸钙可以用作化妆品和个人护理产品的填料,改善产品的质地和稠度。
它还可以用作剂量粉末和口腔清洁剂的成分。
7. 食品行业:碳酸钙是一种常见的食品添加剂,被允许在食品中使用。
它可以用作增稠剂、抗结剂、稳定剂和pH调节剂等。
例如,在面粉制品、乳制品、调味品和糖果中都可以使用碳酸钙。
总而言之,碳酸钙在工业上有广泛的应用。
它在建材、塑料、橡胶、玻璃、酸洗和脱硫、化妆品和个人护理产品以及食品等领域都有重要的作用。
碳酸钙的应用不仅改善了产品的性能,还降低了生产成本。
碳酸钙的用途

碳酸钙作为重要的无机粉体产品,由于原料广、加工成本低、无毒性、白度高被广泛用于以下行业作填充料:【阳山县中棋化工】
1、塑料:在塑料中添加碳酸钙能起到一种骨架作用,提高塑料制品尺寸的稳定性;提高塑料制品的硬度和刚性;碳酸钙的添加可以改变塑料的流变性能;提高制品的表面光泽和表面平整性;减少塑料制品的收缩率、线膨胀系数、蠕变性能,有助于塑料的加工成形;提高塑料制品的耐热性,改进塑料的散光性;降低塑料制品的成本。
2、造纸:在纸张中添加大量碳酸钙可以保证纸张的强度、白度,同时降低成本、碳酸钙在白度、不透明度、细度上都优于滑石粉;碳酸钙在铜版纸中做涂料的白色颜料,优点是白度高,能调节油墨吸收性,有较好的遮盖力和光学性质。
3、涂料:碳酸钙是在涂料中大量使用的填料,起一种骨架作用。
在油性涂料中填充碳酸钙可以使涂料增稠、加厚,起一种填充和补平作用。
在面漆中碳酸钙是理想的消光填料;在水性涂料中由于碳酸钙是白色又亲水,价格又便宜,所以获得大量应用。
碳酸钙还在医药、食品、饲料、油墨、牙膏、化妆品等领域有着大量的应用。
而且随着科学的技术的进步和发展以及国家相关政策的影响,碳酸钙的用途必将越来越广,需求量也会越来越大。
4、橡胶:碳酸钙大量填充在橡胶制品中可以增加制品容积,从而节约昂贵的天然橡胶或合成橡胶,达到压缩成本的目的;改良加工性能,而且添加比例的变化不会影响橡胶的硫化体系;改进硫化胶性能,起补强或半补强作用;可以通过改变碳酸钙填充量来调节硬度;在乳胶胶浆中和橡胶的胶水中调整粘度等。
碳酸钙在塑料薄膜中的应用

碳酸钙在塑料薄膜中的应用碳酸钙以其价格低廉、色泽洁白、综合性能良好而成为塑料薄膜中广泛使用的无机填料。
将碳酸钙制成填充母料用于塑料薄膜生产,具有简化工艺过程、改善混炼效果、提高生产效率、削减粉尘飞扬等优势。
本文就碳酸钙的种类、特性、改性方法等对其在塑料薄膜上的应用进行探讨。
1、碳酸钙的种类应用于填料的碳酸钙重要有重质碳酸钙和轻质碳酸钙两种。
重质碳酸钙(简称重钙)是用白垩、方解石、石灰石等天然矿石经碎裂、粉碎、超细粉碎等工艺而制得,是钙产品中紧要的品种之一,重要用于造纸、塑料、印刷油墨等行业中。
轻质碳酸钙的生产采纳化学加工方法,矿石经煅烧、分别、干燥、粉碎、筛分等过程处理后所得的产品即为轻质碳酸钙(简称轻钙,也称沉淀碳酸钙)。
在轻钙生产过程中,采纳不同的结晶条件,可以制得不同晶体的产品,如纺锤体、立方体、针状体、链状体、球状体等,重要用于橡胶、塑料、造纸、涂料等行业中。
无论是重钙还是轻钙,由于表面亲水疏油,在高聚物中分散性差,需要用改性剂进行表面活化处理。
经过表面活化处理后的轻钙,可广泛应用于薄膜行业中,只不过轻钙所需改性剂的量要比同等目数的重钙大,因而生产成本要高一些。
碳酸钙在薄膜中的应用相当广泛,聚合物中加入适当的碳酸钙既可以降低成本,又可以改善某些方面的性能,加添其附加值。
2、在塑料薄膜中碳酸钙作为填充材料的特点作为高分子材料的填充物,碳酸钙的优点重要有:加添尺寸稳定性;加添材料的刚度;加添材料的耐热性能;降低材料成本等。
但是也有其缺陷:密度加添;使用不当,会使强度、抗冲击、韧性等力学性能下降;材料光泽度有所下降。
碳酸钙粉体作为薄膜材料的填料,是亲水性无机化合物,其表面有亲水性的羟基,呈现较强的碱性。
这种亲水疏油的性质使得碳酸钙与有机高聚物的亲和性差,简单团聚,在高聚物内散不均匀,造成两材料间界面缺陷,直接应用效果不好。
随着填充量的加添,这些缺点更加明显,如过量填充甚至使制品无法使用。
为此我们需要对碳酸钙进行改性处理。
碳酸钙在塑料中的主要作用

碳酸钙在塑料中的主要作用
碳酸钙在塑料中能提高塑料制品尺寸的稳定性,碳酸钙的添加,在塑料制品之中起到一种骨架作用,对塑料制品尺寸的稳定有很大作用。
碳酸钙能提高塑料制品的硬度和刚性,在塑料中,特别是软质聚氯乙烯中,硬度随碳酸钙配入量的逐渐增大,伸长率随硬度增加而降低。
粒子细,吸油值大的碳酸钙,硬度的增长率大。
反之,粒子粗吸油值小的碳酸钙,塑料的硬度增长率小。
在软质聚氯乙烯中,以重质碳酸钙的硬度增长率为最小,沉淀碳酸钙(轻质)则其次。
碳酸钙能改善塑料加工性能,碳酸钙的添加可以改变塑料的流变性能。
碳酸钙粉体,在添加中往往数量比较大,这样就有助于它和其他组分的混合,也有助于塑料的加工成形。
碳酸钙的添加,特别是经过表面处理过的碳酸钙添加之后,不但可以提高制品的硬度,还可以提高制品的表面光泽和表面平整性。
碳酸钙表面改性剂的分散和表面包覆的均匀性在很大程度上取决于表面改性设备,万荣粉体蜂巢磨,包覆率可达99.2%,活化率达99.8%。
拥有70多项专利技术保障蜂巢磨独特的产品优势。
提高塑料制品的耐热性,在一般塑料制品中添加碳酸钙,耐热性能皆有提高例如:在聚丙烯中,添加40%左右碳酸钙,耐热性提高200C左右。
在填充比≤20%时,耐热温度提高8~130C。
碳酸钙可降低塑料制品成本,普通的轻质碳酸钙、重质碳酸钙其价格都远远低于塑料价格,碳酸钙的添加会使塑料制品的成本降低。
碳酸钙在塑料制品行业中的市场前景和发展趋势

碳酸钙在塑料制品行业中的市场前景和发展趋势随着环保意识的不断增强和政府相关政策的出台,碳酸钙作为一种天然矿物,被越来越广泛地应用于塑料制品行业中。
碳酸钙不仅可以用于增强塑料材料的硬度和韧性,还可以使塑料制品更加环保和可降解。
本文旨在探讨碳酸钙在塑料制品行业中的市场前景和发展趋势。
一、碳酸钙在塑料制品中的应用现状碳酸钙的应用范围非常广泛,其中最重要的应用领域之一就是塑料制品。
碳酸钙可以作为填充剂用于增强塑料的硬度和韧性,同时也可以起到降低生产成本和提高生产效率的作用。
除此之外,碳酸钙还可以用于制造环保塑料制品和可降解塑料制品。
目前,碳酸钙在国内外塑料制品行业中的应用越来越广泛,涉及的领域包括汽车工业、家电行业、建筑业、包装和饮料瓶等。
塑料制品中添加的碳酸钙一般占总重量的30%-50%。
相较于传统填充剂,碳酸钙具有价格低廉、热稳定性好、硬度高、必要的透明度、低粘度等优点。
二、碳酸钙在塑料制品中的未来发展趋势随着全球气候变暖和环境变差,碳酸钙作为一种天然矿产资源,其环保优势得到了充分的体现,应用前景非常广阔。
目前,塑料制品行业在环保和可降解方面的要求越来越高,碳酸钙也因此越来越受到人们的重视。
未来,碳酸钙在塑料制品中将继续获得广泛的应用,尤其是在环保和可降解领域。
碳酸钙颗粒越来越小,表面积越来越大,对塑料的性质影响越来越大,可以更好地满足人们对环保和可降解塑料制品的要求。
此外,随着国家政策的不断加强和完善,碳酸钙的应用前景也变得更为美好。
政府将加大环保和可降解塑料制品的推广力度,促进碳酸钙在塑料制品行业中的应用和发展。
三、碳酸钙在塑料制品中面临的挑战尽管碳酸钙在塑料制品中有着广泛的应用前景和发展好处,但其在应用过程中也面临着许多挑战。
其中最主要的挑战之一就是质量问题。
碳酸钙的质量不同,对塑料制品的性能影响也不同。
此外,碳酸钙的添加量也是一个需要谨慎考虑的问题。
添加过多的碳酸钙会导致塑料变得脆弱,影响产品的质量和使用寿命。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
碳酸钙在塑料工业中的应用1、碳酸钙在塑料工业中的地位与作用众所周知,碳酸钙无论是重质碳酸钙还是轻质碳酸钙,是塑料工业中使用数量最大、应用面最广的粉体填料。
我国塑料制品的年产量已超过3000万吨,以塑料用粉体填料数量占塑料制总量10%,而碳酸钙在各种粉体填料总量的70%计算,目前我国塑料工业每年使用的各种规格的碳酸钙至少在210万吨以上。
随着塑料原料——合成树脂价格不断上升,特别是从2003年下半年开始的涨价狂潮暴发以来,合成树脂的市场价格已经上升50%以上,如低密度聚乙烯已上升到每吨万元以上,拉丝级聚丙烯已上升至九千多元/吨。
众多塑料加工企业的目光不约而同地落到廉价的非矿粉体材料上面,特别是碳酸钙以价格低廉、使用方便、副作用少等众多优点成为塑料加工行业首选的增量材料,为碳酸钙行业带来巨大商机。
碳酸钙作为廉价的填充材料其经济性是不言而喻的。
每年使用二百多万吨非金属矿产品代替以石油为原料的合成树脂,相当于国家少建2~3座大型石油化工厂,不仅可以节约数百亿元的投资,而且节约下来的是地球上不可再生且日益成为国家必争的战略资源的石油,对社会、对国家乃至对整个地球人类都是不可磨灭的贡献!而对于塑料加工行业来说,每多使用1%的碳酸钙等非矿粉体材料,就等于降低100元左右的原材料成本,而100元的差价往往会成为盈亏的分界线,会成为市场竞争力的分水岭,成为企业生存和发展的关键!多年的应用实践表明,碳酸钙不仅可以降低塑料制品的原材料成本,而且还具有改善塑料材料某些性能的作用,例如PP编织袋的色泽由半透明变为白色以及表面极性增加有利于印刷等。
近几年来的研究更是获得可喜成果,多家大专院校和科研单位的研究成果表明,达到一定细度的碳酸钙在使用得当时,可显著提高基体塑料的抗冲击性能,即碳酸钙可作为塑料材料的抗冲改性剂使用。
如清华大学高分子研究所研制的HDPE/CaCO3复合材料(重量比为1:1),其缺口冲击强度可达基体塑料的十倍左右,见表1。
表1 偶联剂A1和助偶联剂对碳酸钙/HDPE复合体系的缺口冲击强度的影响碳酸钙/HDPEA1偶联剂用量(碳酸钙的百分比)复合体系的缺口冲击强度(J/m)样条断裂状态0/100056.2完全断裂30/70034.4完全断裂30/70259.4完全断裂30/702(另行添加助偶联剂)663.0未完全断裂南京工业大学材料科学与工程学院的研究成果也证明了这一点,均聚PP/ 碳酸钙复合材料的缺口冲击强度较基体塑料提高一倍,见表2。
表2 复合处理的活性碳酸钙/均聚PP材料的力学性能序号碳酸钙含量(wt%)碳酸钙粒径及分布d(m)S(m)表面处理剂品种缺口冲击强度(kJ/m2)拉伸强度(MPa)弯曲强度(MPa)1-10 6.431.666.31-230 1.61 1.06NDZ7.227.254.31-330 1.61 1.06NDZ+ON3378.327.559.41-430 1.61 1.06NDZ+ON337+C12.629.957.7注:表中PP为F401,MFR=2.4(g/10min),d为平均粒径,S为粒径分布标准离差。
针对塑料制品特别是一次性使用的塑料制品在使用后随意丢弃造成的“白色污染”,社会各界采取了多种措施,如禁产禁用、收税限用、以纸代塑、提倡降解等等,但至今收效甚微。
从政府到百姓,从生产企业到科技人员都盼望着以新的科学发展观为指导,提出不带功利色彩、符合当前社会发展阶段、能够切实解决问题的途径和办法。
正是在这种背景下,以碳酸钙为主力军的无机粉体材料作为环境友好塑料改性材料脱颖而出,成为能减轻白色污染又能同时为生产者、消费者和监管者三方所接受的新型材料,由此碳酸钙在塑料中应用的第三特征—环保性无疑将发挥巨大作用,将为我们碳酸钙行业从业者开辟出全新的市场前景。
福建师范大学化学与材料学院的研究成果认为,作为“可环境消纳型环境友好塑料”,添加了光敏剂和碳酸钙的聚乙烯薄膜具有节省合成树脂、促进塑料光降解、促进塑料填埋后降解、在土壤中碳酸钙回归自然无害、焚烧时对环境危害小等众多优点,而且由于碳酸钙填充的聚乙烯薄膜在填充量达30%时仍具有良好的力学性能,对于制造不易回收或无回收利用价值的一次性使用的包装材料是非常适合的,将大大减轻废弃塑料对环境的压力和不利影响。
2碳酸钙特性和塑料对碳酸钙的基本要求碳酸钙在塑料中大量使用,得到塑料行业高度重视不是偶然的,相比起其它非金属矿物粉体材料,碳酸钙具有明显的优势。
1)价格便宜无论是重质碳酸钙还是轻质碳酸钙在各种非矿粉体材料是价格最低的,也就是说任何一种非矿粉体材料仅仅试图替代碳酸钙作为塑料填充料使用,而不是突显这种粉体材料本身的特点,那是没有意义的。
2)色泽好,易着色可以做浅色塑料制品。
不足之处是着色的塑料制品色泽不够鲜艳,在多数情况下还是可以接受的。
3)硬度低其莫氏硬度为3,远远低于制造加工机械设备与模具所用钢材(如氮化钢、高速钢)的硬度,因此填充塑料对所接触的设备部件(螺杆、螺筒等)和模具的磨损较轻。
4)热稳定性及化学稳定性良好在碳酸钙的热分解温度在800℃以上,在所有的塑料加工温度下(300℃以下)都不会发生热分解。
碳酸钙是强碱弱酸盐,除遇酸性介质外,其化学稳定性良好。
5)易干燥,无结晶水,吸附的水分通过加热容易除去。
6)无毒、无刺激性、无味,特别是我国的方解石、大理石、石灰石资源丰富,可选择余地大,绝大多数资源品质优良,特别是重金属含量极低,达到国家卫生级要求。
碳酸钙对填充塑料性能的影响:1)对密度的影响重质碳酸钙和轻质碳酸钙在真实密度上区别不明显,前者为2.6~2.9g/cm3,后者为2. 4~2.6 g/cm3,它们的主要区别主是要堆积密度差别显著,工业上用沉降体积来区分重质碳酸钙和轻重质碳酸钙,即在无水乙醇中2.5mL/g以上为轻质碳酸钙,而重质碳酸钙在1.2~ 1.9mL/g。
堆积密度不同主要由于碳酸钙粉体颗粒的晶形不同,轻质碳酸钙粒子为纺锤形(枣核形),具有一定的长径比,而重质碳酸钙多呈破碎后的块状。
这种颗粒形状的差异导致在基体塑料中,碳酸钙粒子是以大大小小凝聚体形式像海岛一样存在的,它们所占据的空间大小也不相同。
从宏观上看,填料的添加量相同时,不同的填料,重质碳酸钙或是轻质碳酸钙,甚至目数不同的重质碳酸钙,都会造成塑料制品长度、面积或制品个数的不同。
表3列出轻质碳酸钙或不同目数的重质碳酸钙填充PVC芯层发泡管材的密度变化情况。
表3 轻质碳酸钙及不同目数重质碳酸钙填充PVC芯层发泡管材的密度重质碳酸钙填料种类轻质碳酸钙1200目800目400目管材密度(g/cm3)0.96 1.05 1.07 1.12密度变化为基准↑9%11%17%管材米重(kg/m) 1.02 1.12 1.17 1.24米重变化为基准10%15%22%也有一些科研单位和企业得出使用重质碳酸钙和轻质碳酸钙对填充塑料制品的密度无明显区别的结论,但不可否认的是无论重质碳酸钙还是轻质碳酸钙都会使填充塑料的密度增大,特别是注塑成型的塑料制品。
除单向拉伸的聚丙烯编织袋(布)用的扁丝和打包带不因使用碳酸钙而影响制品的长度外,人造革、薄膜、管材、型材、注塑制品等众多塑料制品都将受到密度增大的影响,是否有必要使用填料,能否承受密度增大对塑料制品使用性能带来的影响是摆在包括碳酸钙在内所有非矿粉体材料面前的重大问题,解决好坏与否,是能否更大规模地推广应用非矿粉体材料的关键。
最近一种以碳酸钙为主要添加材料的改性聚丙烯塑料实现了填充量达40%以上时,其密度可达1.2 g/cm3以下的目标,而且其力学性能、成型加工性能良好,可用于制作电视机等家电的壳体。
由于密度增加的幅度小,在代替缓燃级HIPS制作电视机后壳时,平均可降低原材料成本30%,其经济效益十分显著,得到电视机生产企业的高度重视和欢迎。
表4列出这种非矿粉体填充的聚丙烯复合材料的性能。
表4 低密度高性价比家电壳体用非矿粉体/聚丙烯复合材料的性能熔体流动速率g/10min8.78缺口冲击强度KJ/m2室温19.5-23℃6.0密度g/cm3 1.18水分含量%0.03热变形温度℃108拉伸强度MPa18尺寸收缩率%0.96断裂伸长率%20阻燃等级HB弯曲强度MPa32邵氏硬度91这种高填充时仍然保持较低密度的改性技术并不是基于填料本身密度大小,于在基体塑料中填充颗粒的存在形态,换言之碳酸钙颗粒与基体塑料之间肯定存在着适当的空隙。
为了控制碳酸钙高填充时填充塑料材料的密度,必须在粉体颗粒与基体塑料的界面上多做文章,这也正是目前一些大专院校和生产企业重点攻关的课题。
2)对力学性能的影响众多的研究结果表明,碳酸钙的加入会使塑料材料的力学性能全面下降,但如果事先对碳酸钙进行表面处理或者采用先进的界面改性技术,可以减轻碳酸钙对填充塑料力学性能的不良影响,甚至使某些性能比纯基体塑料还要好。
前面已提到HDPE和PP这两种塑料都可以在碳酸钙高填充时仍然具有很高的缺口冲击强度。
但同时研究结果也表明碳酸钙的存在不会提高塑料基材的拉伸强度和弯曲模量(刚性),最好的情况是使其不利影响尽可能减小。
3)对热性能的影响在塑料成型过程中,加热或冷却速度以及加热热量多少直接影响着生产成本高低和能耗大小。
由于碳酸钙的导热系数比基体塑料大十几倍,而二者体积比热容相差不多,虽然从室温加热到成型加工温度填充塑料所需总热量要多一些,但由于填充塑料的导热系数因碳酸钙的存在比纯基体塑料有所提高,因此有利于缩短成型加工周期从而提高工作效率。
例如加有25%碳酸钙的PVC片材,在加工时片材中心达到200℃所需时间为3.5秒,而纯PVC片材则需要10.8秒[6],同样由于冷却速度快,也有利于缩短注塑制品的生产周期。
4)对光学性能的影响很多企业都关心添加碳酸钙后填充塑料的透明度。
是否透明取决于粉体填料的折射率与塑料基体的折射率之间的差别。
通用塑料的折射率为1.55左右,而碳酸钙的折射率与基体塑料的折射率有一些差别,如方解石的两个折射率分别为1.658和1.486,使之填充塑料的透明性受到明显的影响。
几种非矿填料填充聚乙烯薄膜的透光性见表5。
表5 几种非矿填料对LDPE薄膜透光性的影响填充PE薄膜薄膜种类纯LDPE薄膜云母高岭土滑石碳酸钙直射光93.893.389.08582透过率%散射光20.364.756.450.140.4注:各种非矿填料的添加量都是10%。
和具有极强遮盖力的钛白粉、铅白(氧化铅)、锌白(氧化锌)(折射率分别为2.5 2、2.01和1.79)不同,碳酸钙的遮盖力很弱,因此白度再高的碳酸钙也不能作为颜料使用,但可以使填充塑料制品表面对光线的反射率降低,可以作为消光材料使用。
5)对燃烧性能的影响通常认为碳酸钙是不燃非金属矿物,在制作阻燃塑料时,加入碳酸钙会有利于阻燃。