中國(guó)粉體網(wǎng)訊 碳酸鈣作為最常用的塑料填充材料，具有無(wú)毒、無(wú)刺激性、無(wú)氣味、白度高、硬度適中、價(jià)格低等優(yōu)勢(shì)。此外，碳酸鈣折射率與許多增塑劑、樹(shù)脂的相近，對(duì)塑料的著色干擾極小，在塑料加工過(guò)程中被大量使用。
1、塑料填充改性技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
對(duì)塑料填充影響最大的技術(shù)有兩項(xiàng)，一是超細(xì)填料和納米填料的開(kāi)發(fā)，二是填料表面改性處理。
超細(xì)填料和納米填料的開(kāi)發(fā)方面。眾所周知，常規(guī)粒度填料的加入會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度的大幅度下降，而超細(xì)填料和納米填料的加入不但復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度不會(huì)下降，反而會(huì)有不同程度的升高，這就是剛性增韌和增強(qiáng)技術(shù)。
相較于普通的碳酸鈣，超細(xì)重鈣和納米碳酸鈣在塑料中能發(fā)揮更多功能化改性作用。納米碳酸鈣粒子的超細(xì)化，其晶體結(jié)構(gòu)和表面電子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生了普通碳酸鈣所不具有的量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子效應(yīng)。與其他填料相比，納米碳酸鈣在分散性、補(bǔ)強(qiáng)效果、功能性，使用成本等方面有較大的優(yōu)勢(shì)。
納米碳酸鈣可以增加塑料制品體積，提升制品的硬度和強(qiáng)度，改善塑料加工性能，并增強(qiáng)塑料制品的耐熱性、彎曲強(qiáng)度、彈性模量等各項(xiàng)性能指標(biāo)。另有研究指出，超細(xì)濕法研磨重質(zhì)碳酸鈣可20％～30％替代有機(jī)顏料，起到提高性能和降低成本的作用。將超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣添加在PE和PP復(fù)合材料中其拉伸強(qiáng)度與添加輕質(zhì)碳酸鈣相當(dāng)，彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度比添加輕質(zhì)碳酸鈣要好，加工流動(dòng)性更好；應(yīng)用于PVC壓延膜領(lǐng)域具有比干法碳酸鈣更高的光澤度，更低的比重。
填料表面改性處理方面。近些年填料表面的處理技術(shù)發(fā)展越來(lái)越快，填料與樹(shù)脂的結(jié)合力越來(lái)越大，對(duì)制品性能的提高幅度也越來(lái)越大。
未經(jīng)表面處理的碳酸鈣與樹(shù)脂的相容性較差，容易造成在高聚物基料中分散不均從而造成復(fù)合材料的界面缺陷，降低材料的機(jī)械強(qiáng)度，且隨著用量的增加，這些缺點(diǎn)更加明顯。
而硬脂酸、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑包覆改性可增大碳酸鈣與有機(jī)體的界面相容性及親和性，從而提高其與橡膠或塑料等復(fù)合材料的物理性能。
2、塑料填充碳酸鈣應(yīng)用研究
提高剛性:具體體現(xiàn)在彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、硬度等性能指標(biāo)上。填料中二氧化硅的含量越高，剛性改性效果就越明顯。其中重質(zhì)碳酸鈣（提高30%）>輕質(zhì)碳酸鈣（提高20%）。
提高尺寸穩(wěn)定性:具體體現(xiàn)在降低收縮率、降低翹曲、降低線膨脹系數(shù)、降低蠕變、增加各向同性程度，尺寸穩(wěn)定效果大小依次為球形填料>顆粒填料>片狀填料>纖維狀填料。
提高拉伸和沖擊性能:無(wú)機(jī)粉體并不能總是提高復(fù)合材料拉伸和沖擊性能，只有在達(dá)到特殊條件才可以提高，而且提高幅度也并不大。無(wú)機(jī)填料達(dá)到一定細(xì)度后，填料表面包覆處理得好、復(fù)合體系中添加相容劑后，可以改善復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。不同碳酸鈣改善效果不同，對(duì)沖擊強(qiáng)輕質(zhì)碳酸鈣>重質(zhì)碳酸鈣，對(duì)拉伸強(qiáng)度重質(zhì)碳酸鈣>輕質(zhì)碳酸鈣。
改進(jìn)光學(xué)性能:無(wú)機(jī)粉體可以提高復(fù)合材料的遮蓋性、消光性和散光性，如鈦白粉就是典型的遮蓋力最強(qiáng)的無(wú)機(jī)顏料，而碳酸鈣可以部分替代鈦白粉使用，甚至是研發(fā)出碳酸鈣和鈦白粉的符合產(chǎn)品。
2024年4月10日~11日，第三屆全國(guó)碳酸鈣產(chǎn)業(yè)高值化發(fā)展交流大會(huì)將在江西·吉安舉行，屆時(shí)中國(guó)塑料加工工業(yè)協(xié)會(huì)改性塑料專委會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)楊松偉將在大會(huì)上作《碳酸鈣在塑料領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)》主題報(bào)告，重點(diǎn)介紹碳酸鈣在各類塑料包裝材料、改性塑料領(lǐng)域中的應(yīng)用要求、發(fā)展趨勢(shì)以及配方示例。
專家介紹
楊松偉，男，福建師范大學(xué)福建省改性塑料技術(shù)開(kāi)發(fā)基地副主任，中國(guó)塑料加工工業(yè)協(xié)會(huì)改性塑料專委會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)，福建塑料行業(yè)協(xié)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)，中國(guó)再生塑料技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟副秘書(shū)長(zhǎng)，福建省塑料及其制品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAFJ/TC7）委員，賀州市石材碳酸鈣產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家顧問(wèn)團(tuán)顧問(wèn)。
主要從事“無(wú)機(jī)粉體功能化與改性塑料開(kāi)發(fā)”、“環(huán)境友好材料及固體廢棄物綜合利用與治理”等研究和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工作。獲得福建省科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，福州市科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，近年來(lái)申請(qǐng)獲批了多項(xiàng)專利。
參考來(lái)源：
李建軍主編塑料配方設(shè)計(jì)（第三版）化學(xué)工業(yè)出版社
陳更新，等：粉體填料在塑料制品中的應(yīng)用，上海塑料制品研究所
鈣幫、粉體網(wǎng)等
(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)
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