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碳酸钙的正面改性作用

时间:2023-04-24来源:www.wh-hygy.com

  碳酸钙的正面改性作用

  一是节约石油资源

  根据PE中碳酸钙含量的30%计算,每年塑料包装袋产量为300万吨,石基树脂可节约90万吨,石油可少用270万吨。

  二是赋予环保性能

  在焚烧塑料垃圾袋中加入碳酸钙,可以提高燃烧速度,大大缩短焚烧时间。具体原因是塑料薄膜中的碳酸钙在燃烧过程中会产生无数的微孔,增加了与氧气接触的可燃面积,提高了燃烧速度。例如,含有30%碳酸钙的聚乙烯塑料薄膜的燃烧时间从纯塑料薄膜的12秒减少到4秒。由于碳酸钙的灯芯作用,填充碳酸钙的塑料薄膜可以促进更彻底的焚烧,减少黑烟的释放。

  碳酸钙的一般改性作用

  1提高复合材料的刚性

  碳酸钙可以提高复合材料的弯曲强度、弯曲模量、硬度和耐磨性。对于塑料薄膜来说,复合材料刚性的提高可以明显增加薄膜的挺度,有利于薄膜的平整卷曲。

  2提高复合材料的尺寸稳定性

  大小稳定性的提高体现在降低收缩率、翘曲率、线性膨胀系数、蠕变、各向同性等方面。碳酸钙填充可以显著提高大小稳定性。

  3提高复合材料的耐热性

  由于碳酸钙能吸收促进分解的物质,碳酸钙能提高复合材料的热稳定性。比如PBAT/碳酸钙复合材料的热稳定性明显高于纯PBAT。此外,特别是在PVC产品中加入轻质碳酸钙,可以吸收分解产生的氯化氢,大大提高PVC的加工热稳定性。

  4改善薄膜的抗撕裂性能

  普通塑料薄膜具有纵向强度高、横向强度低的缺点,特别是PBS、PLA、PHA类脂肪族聚酯薄膜更加明显。添加碳酸钙后,可使复合材料各向同性能提高,抗撕裂性能明显提高。

  3碳酸钙的特殊改性性能

  1对拉伸和冲击性能的影响

  并非所有的碳酸钙都能提高塑料薄膜的拉伸强度和冲击强度,并受到碳酸钙粒度和表面处理的影响。

  粒度的影响:碳酸钙的粒度不同,对塑料的改性效果也不同,如表1所示。一般粒度在1000目以下,主要用于增量改性;粒度在1000~3000目,添加量在10%以下,有一定的改性效果;粒度在5000目以上,属于功能性碳酸钙,具有明显的改性效果,能提高拉伸强度和冲击强度。纳米碳酸钙虽然粒度较细,但由于目前难以分散,只能达到与8000目碳酸钙相同的改性效果。

  由于碳酸钙粒度变细,冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率增大,弯曲强度和弯曲模量基本持平,但流动性下降。

  表面处理的影响:如果表面处理良好,粒度合适的碳酸钙可以提高复合材料的拉伸强度和冲击强度。近年来,随着有机/无机复合理论的不断发展,CaCO3已经从一种简单的填充剂转变为一种新型的功能填充材料。例如,由碳酸钙制成的均聚PP/CaCO3复合材料比基材塑料具有两倍以上的冲击强度。

  2燃烧时的抑烟效果

  CaCO3具有优异的抑烟作用,其原理是它能与烟雾中的卤化氢发生反应(捕捉),使其产生稳定的CaCl2。所以在燃烧过程中产生卤化氢的聚合物,如氯乙烯、氯磺化聚乙烯、氯丁橡胶等,都可以用CaCO3作为抑烟剂。CaCO3颗粒的粒径大小成为抑烟效果的重要因素,因为燃烧反应属于固-气非均相反应,只能在固体颗粒表面进行。只有小颗粒比表面积大得多,碳酸钙粒度越细,抑烟效果越好。

  3抗粘连剂

  含碳酸钙的吹塑筒状膜具有良好的开口性能,卷曲时不会产生粘连,碳酸钙具有开口剂的作用。

  提高导热率

  碳酸钙的加入提高了薄膜的导热率,使吹塑薄膜的膜泡冷却更快,提高了生产效率,增加了挤出机的产量。例如,在PVC片中加入25%的轻质碳酸钙,加热到200℃只需3.5秒,而纯PVC片需要10.8秒,导热率增加3倍。

  5提高流动性

  碳酸钙可以提高复合系统的流动性,降低熔体的粘度和挤出机的扭矩,增加挤出机的产量,提高生产效率。不同品种的碳酸钙对流动性有不同的影响。具体复合材料的流动性顺序大方。解石碳酸钙>大理石碳酸钙,白云石碳酸钙>小方解石碳酸钙>轻质碳酸钙。

  6配色性能

  替代一些白色颜料:高白度碳酸钙可以替代钛白粉等一些白色颜料,从而节约钛白粉的高价含量。碳酸钙之所以能成为白色颜料,主要是因为它有一定的遮盖力。

  7提高透气性能

  填充碳酸钙的塑料薄膜在拉伸时会在薄膜中产生微小的孔隙,只能通过水蒸气而不能通过液体水。因此,它们可以用来生产透气塑料制品。比如典型的透气膜是用铜填充大量碳酸钙,拉伸薄膜制成的。一般只能选择3000目的碳酸钙用于生产透气膜,粒径分布要窄。

  8提高产品降解性能

  含碳酸钙的聚乙烯塑料袋埋在地下后,碳酸钙可能会与二氧化碳和水反应产生可溶于水的Ca(HCO3)2离开薄膜,在薄膜上留下微孔,增加塑料薄膜与周围空气和微生物的接触面积,从而促进产品降解。

  9起到成核的作用

  纳米CaCO3可诱导聚丙烯结晶成核,可增加聚丙烯结晶成核。β晶体含量提高了聚丙烯的冲击韧性。

  降低PA塑料的吸水性能

  PA/碳酸钙复合材料的吸水能力低于PA纯树脂,例如在PA6中填充25%的碳酸钙,复合材料的吸水能力降低56%。

  11改善表面性能

  碳酸钙能提高复合材料的表面张力,并具有优异的吸附性能,从而提高复合材料的电镀性能、涂层性能和印刷性能。

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