中國粉體網(wǎng)訊 碳酸鈣是塑料行業(yè)中應(yīng)用較多，較為常見的一種無機(jī)填料，其原料豐富，工藝成熟，成本較低，廣泛應(yīng)用于五大塑料制品中。以改性重質(zhì)碳酸鈣而言，在填充母料中占據(jù)絕對份數(shù)，有的高達(dá)85%。從應(yīng)用效果來看，碳酸鈣在高分子聚合物中可以顯著提高材料的抗沖擊性能（韌性），對拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長具有提升作用。
碳酸鈣填充母粒是將碳酸鈣與載體樹脂混合、混煉造粒制成的與塑料制品的基料樹脂體積相近的顆粒。母粒加工前要先對碳酸鈣粉體進(jìn)行表面改性處理，增加其分散性，提高碳酸鈣粉與樹脂的交聯(lián)性。依據(jù)非彈性體增韌改性觀點(diǎn)，剛性超細(xì)粒子與聚烯烴樹脂結(jié)合牢固，在受到外力作用時(shí)，引起基體樹脂銀紋化吸收能量，發(fā)生脆-韌轉(zhuǎn)變，從而避免局部應(yīng)力集中產(chǎn)生裂紋化，使復(fù)合材料達(dá)到增韌補(bǔ)強(qiáng)效果，具有較好的力學(xué)性能。
1、碳酸鈣對塑料母粒的影響
（1）鈣含量
鈣含量是碳酸鈣的重要質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)。改性母料對碳酸鈣鈣含量要求一般在98%以上。鈣含量越高，碳酸鈣的加工性能越穩(wěn)定;鈣含量較低，重金屬和其他非金屬雜質(zhì)含量會(huì)增加，會(huì)波及產(chǎn)品質(zhì)量或?qū)庸ぴO(shè)備造成危害等。
（2）白度
碳酸鈣的白度直接影響改性母料的白度及著色性，改性母料對碳酸鈣的白度要求非常嚴(yán)格，普遍在93%以上。
（3）水分
天然大理石、方解石等，一般不含結(jié)構(gòu)水，但在加工、儲(chǔ)運(yùn)過程中極易受潮吸收水分。碳酸鈣中有時(shí)會(huì)含有微量的易揮發(fā)物，這些物質(zhì)如果含量過高后，會(huì)對改性母料和塑料制品造成影響。水分及易揮發(fā)物含量在碳酸鈣中一般應(yīng)控制在0.3%左右。
（4）粒度分布
碳酸鈣的粒度分布是改性母料的重要質(zhì)量控制指標(biāo)。粒度分布范圍越窄，材料的性能越穩(wěn)定，粒度分布范圍越寬，材料的性能越差。例如，1250目的碳酸鈣，粒徑應(yīng)該10μm左右，如果粒徑分布在5-38μm，雖然理論計(jì)算平均粒徑可以接近10μm，但由于粒徑小，比表面積大，易凝聚成團(tuán);因而粒徑大會(huì)造成制品表面粗糙等現(xiàn)象，所以它的加工性能、力學(xué)性能等都會(huì)受到影響。
2、碳酸鈣表面改性技術(shù)
碳酸鈣的表面改性方法主要是化學(xué)包覆，輔之以機(jī)械化學(xué);使用的表面改性劑包括硬脂酸（鹽）、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、磷鋁酸鹽偶聯(lián)劑以及無規(guī)聚丙烯、聚乙烯蠟等。
表面改性工藝有干法和濕法兩種。例如，重質(zhì)碳酸鈣的一般改性工藝為：碳酸鈣經(jīng)干燥后（水分含量較低的干粉也可不進(jìn)行干燥）給入表面改性機(jī)，同時(shí)加入一定量的表面改性劑，作用一定時(shí)間后即得表面改性后的活性重質(zhì)碳酸鈣。
（1）干法改性
硬脂酸干法處理碳酸鈣的工藝流程：先將碳酸鈣進(jìn)行干燥，除去水分（如果碳酸鈣的水分含量小于1%可以不進(jìn)行干燥），然后加入計(jì)量配置好的硬脂酸在表面改性機(jī)中完成碳酸鈣粉體的表面改性。
（2）濕法改性
濕法改性是在水溶液中對碳酸鈣進(jìn)行表面改性處理。一般工藝過程是先將硬脂酸皂化，然后加入碳酸鈣漿料中，經(jīng)過一定時(shí)間的反應(yīng)后，進(jìn)行過濾和干燥。
碳酸鈣在液相中的分散比在氣相中的分散較為容易。另外，通過加入分散劑，使其分散效果更好，因此，在液相中碳酸鈣顆粒與表面改性劑分子的作用更均勻。
當(dāng)碳酸鈣顆粒吸附了硬脂酸鹽后，表面能降低，即使經(jīng)壓濾、干燥后形成二次粒子，其團(tuán)聚結(jié)合力減弱，不會(huì)形成硬團(tuán)聚，用較小的剪切力即可將其重新分散。
3、如何提升碳酸鈣改性效果？
以解決碳酸鈣顆粒的團(tuán)聚問題為例，要注意兩方面：首先是要在表面處理時(shí)防止過度摩擦，一旦因摩擦產(chǎn)生靜電就極易發(fā)生團(tuán)聚。其次是表面處理劑的量要足夠，當(dāng)顆粒表面被偶聯(lián)劑作用而改變?yōu)橛H油性時(shí)，其表面能大大下降，相互之間就不易凝聚了。
在碳酸鈣改性增強(qiáng)增韌塑料母粒過程中，有許多工藝環(huán)節(jié)需要控制，如何把改性知識(shí)活學(xué)活用？塑料制品種類多，改性設(shè)備選擇，改性劑選擇，改性劑用量把控以及改機(jī)理的研究都會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，需要不斷學(xué)習(xí)和研究。
近期，第二屆全國碳酸鈣產(chǎn)業(yè)高值化發(fā)展交流大會(huì)將在河南·南陽舉行，屆時(shí)南京金來旺塑膠技術(shù)有限公司總工程師汪忠清將在大會(huì)上做“碳酸鈣雙親功能改性增強(qiáng)增韌塑料母粒生產(chǎn)與應(yīng)用研究”主題報(bào)告，為參會(huì)者講解碳酸鈣在母粒高值化應(yīng)用與高質(zhì)量生產(chǎn)技術(shù)。
專家介紹
汪忠清，男，教授，高級工程師，1988年畢業(yè)于武漢工程大學(xué)（化工學(xué)院）無機(jī)化工專業(yè)。 現(xiàn)于南京工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院錢海燕教授團(tuán)隊(duì)帶碩士研究生，主要從事新型功能改性粉體在生物降解材料、環(huán)保功能材料、新型無鹵阻燃材料等各種新材料的應(yīng)用開發(fā)。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光）
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