手機掃碼訪問本站
微信咨詢
近年來，隨著碳酸鈣加工技術的突飛猛進、碳酸鈣表面處理技術的飛躍發展，其在降低制品成本的同時，也可改善制品的很多性能，而且有一些性能是獨一無二的。
（1）節省石油資源
以PE中填充碳酸鈣含量30%計算，每年塑料包裝袋的產量300萬噸，可以節省90萬噸石油基樹脂，可少用270萬噸石油。
（2）賦予環保性能
在焚燒處理的塑料垃圾袋中加入碳酸鈣，可以提升燃燒速度，大大縮短焚燒時間。具體原因為塑料薄膜中有碳酸鈣在燃燒時遇熱膨脹而產生無數微細小孔，增大了與氧氣接觸的可燃燒面積，促進燃燒速度。例如，含有30%碳酸鈣的聚乙烯塑料膜，燃燒時間由純塑料膜的12秒降低到4秒。
填充碳酸鈣的塑料膜，由于碳酸鈣的燈芯作用，可以促使焚燒更徹底，減少黑煙的釋放量。還可以利用薄膜中碳酸鈣的堿性，吸收大量分散產生的酸性氣體，降低毒煙的釋放量，大大減少酸雨產生的幾率。
（1）提高復合材料的剛性
碳酸鈣可以改善復合材料的彎曲強度、彎曲模量、硬度、耐磨性等性能，對于塑料薄膜而言，復合材料剛性的提高可以明顯增加薄膜挺度，利于薄膜平整卷曲。
（2）提高復合材料的尺寸穩定性
尺寸穩定性的提高體現在降低收縮率、降低翹曲、降低線膨脹系數、降低蠕變、有利于各向同性等，碳酸鈣填充可以明顯改善尺寸穩定性。
（3）提高復合材料的耐熱性
碳酸鈣可以提高復合材料熱穩定性，原因為碳酸鈣可以吸收促進分解的物質。例如PBAT/碳酸鈣復合材料的熱穩定性明顯高于純PBAT。再如，尤其是在PVC制品中加入輕質碳酸鈣，可以吸收分解產生的氯化氫，大大改善PVC的加工熱穩定性。
（4）改善薄膜的抗撕裂性能
一般的塑料薄膜都存在縱向強度高、橫向強度低的缺點，尤其是PBS、PLA、PHA類脂肪族聚酯薄膜更明顯。加入碳酸鈣后，可以使復合材料各向同性程度提高，明顯提高抗撕裂性能。
（1）對拉伸和沖擊性能的影響
并不是所有的碳酸鈣都可以提高塑料薄膜的拉伸強度和沖擊強度，具有受到碳酸鈣粒度的影響和表面處理的影響。
粒度大小的影響：碳酸鈣的粒度不同，對塑料的改性效果不同，具體見表1所示。一般粒徑在1000目以下，主要用于增量改性；粒徑在1000~3000目，添加量在10%以下，有一定改性效果；粒徑在5000目以上，屬于功能碳酸鈣，具有明顯的改性效果，可以改善拉伸強度、沖擊強度。納米級碳酸鈣雖然粒度更細，但因目前難以分散，只能做到與8000目碳酸鈣一樣的改性效果。
表1 | 不同粒徑的重質碳酸鈣對PP復合材料的性能影響
圖源 |王文廣教授塑料配方與改性咨詢
從表1中可以看出，隨著碳酸鈣粒度變細，沖擊強度、拉伸強度、斷裂伸長率增大，彎曲強度和彎曲模量基本持平，但流動性下降。
表面處理的影響：粒度適當的碳酸鈣如果表面處理的好，可以改善復合材料的拉伸強度、沖擊強度。近年來，隨著有機/無機復合理論的不斷發展，CaCO3已由原來單純的填充劑變為一種新型的功能性填充材料。例如用碳酸鈣制成的均聚PP/CaCO3復合材料，缺口沖擊強度較基體塑料可以提高一倍多。
（2）燃燒時的抑煙作用
CaCO3具有優異的抑煙作用，其原理在于它可以和煙霧中的鹵化氫反應（捕捉），使之生成穩定的CaCl2。因此凡在燃燒時產生鹵化氫的聚合物，如氯乙烯、氯磺化聚乙烯、氯丁橡膠等，都可以用CaCO3作為抑煙劑。由于燃燒反應屬固-氣非均相反應，只能在固體顆粒表面進行，所以CaCO3顆粒的粒徑大小就成為抑煙效果的重要因素。只有微小顆粒才具有大得多的比表面積，碳酸鈣的粒度越細，抑煙效果越好。
（3）抗粘連劑
含有碳酸鈣的吹塑筒狀薄膜開口性好，卷曲時不會產生粘連，碳酸鈣起到了開口劑的效果。
（4）增大導熱速率
碳酸鈣的加入提高了薄膜的導熱速率，從而使吹塑薄膜的膜泡冷卻比較快，提高生產效率，提高擠出機產量。以在PVC片材中加入25%輕質碳酸鈣為例，加熱到200℃溫度時僅僅需要3.5秒，而純PVC片材需要10.8秒，導熱速率提高3倍之多。
（5）提高流動性
碳酸鈣可以提高復合體系的流動性，減少熔體粘度和擠出機扭矩，增加擠出機產量，提高生產效率。不同品種碳酸鈣對流動影響不同，具體復合材料流動性大小順序大方解石碳酸鈣>大理石碳酸鈣、白云石碳酸鈣>小方解石碳酸鈣>輕質碳酸鈣。
（6）配色性能
替代部分白色顏料：高白度的碳酸鈣可以替代部分白色顏料如鈦白粉，從而節省高昂價格鈦白粉的含量，大方解石碳酸鈣因為白度高、遮蓋力大而成為首選。
（7）增加透氣性能
填充碳酸鈣的塑料薄膜，在拉伸時會在薄膜中產生微小氣孔，只能透過水蒸氣而不能透過液體水，因此可用于生產透氣塑料制品，例如典型的透氣膜就是銅大量碳酸鈣填充和薄膜拉伸制成的。生產透氣薄膜用碳酸鈣一般只能選擇3000目的碳酸鈣，而且粒徑分布要絕對窄。
（8）促進制品降解性能
含有碳酸鈣的聚乙烯塑料袋埋于地下后，碳酸鈣有可能與二氧化碳和水反應生成可以溶于水的Ca(HCO3)2離開薄膜，在薄膜上留下微細的孔洞，增大塑料薄膜與周圍空氣和微生物接觸的面積，從而促進制品降解。
（9）起到成核作用
納米CaCO3對聚丙烯的結晶成核有誘導作用，可以增加了β晶含量，從而提高了聚丙烯的沖擊韌性。
（10）降低PA塑料的吸水性
PA/碳酸鈣復合材料的吸水性要低于PA純樹脂，例如在PA6中填充25%的碳酸鈣，復合材料的吸水率降低56%。
（11）改善表面性能
碳酸鈣可以增加復合材料的表面張力，并且具有優異的吸附性，因此可以改善復合材料的電鍍性、涂覆性和印刷性能。
（12）碳酸鈣對發泡的影響
碳酸鈣是否影響塑料材料的發泡性能發揮十分復雜，具體要看尺寸大小和添加量大小的度而定：
碳酸鈣尺寸 碳酸鈣粒徑大小與發泡劑匹配時就可以起到成核劑的作用，對于發泡會起到正面作用，具體合適的尺寸為小于5μm、大于不團聚的尺寸。如果無機粉體的粒度大于10μm，或者太細導致自身團聚起不導成核劑作用，對于發泡就有一定負面影響。建議選擇3000目（4μm）碳酸鈣，這個尺寸既可以保證尺寸不大于5μm、又可以保證不團聚。
碳酸鈣促進發泡的具體原因 一是碳酸鈣可以作為成核劑的碳酸鈣可以吸附發泡氣體形成氣泡核，控制泡孔的數量，使泡孔更細；二是碳酸鈣自身剛性比較大，可以減緩熔體變形和移動能力，從而可以抑制泡孔過快膨脹，控制泡孔尺寸更細。甚至可以設想用采用納米碳酸鈣，因成核劑的尺寸小而引發產生微小泡孔，生產出微孔泡沫塑料。
碳酸鈣的加入量適宜的碳酸鈣加入量可以促進發泡質量，一般建議最佳填充量為10%-30%。碳酸鈣加入量太低，熔體中形成不了足夠的的成核點，造成發泡倍率偏低；碳酸鈣加入量太高，是可以形成很多成核點，但是填充過大熔體強大太低，導致過多破泡，也同樣降低發泡倍率。
碳酸鈣的分散性均勻的碳酸鈣分散可以促進發泡質量。如果碳酸鈣在樹脂中分散很均勻，就可以保證沒有團聚現象出現，保證碳酸鈣尺寸在5μm尺寸就可以稱為成核劑，就不影響發泡成型。
碳酸鈣的含水量如果無機粉體的含水量小于0.5%，填充基本不影響發泡成型。
其他 碳酸鈣還可以提高耐磨性，提高硬度。
樹脂中加入碳酸鈣后，復合材料的密度迅速增大，這樣對于以個數、長度或面積銷售的產品，密度增大會抵消部分成本優勢。當然不同品種碳酸鈣增重的程度稍有不同，具體密度大小順序為輕質碳酸鈣<大方解石碳酸鈣<大理石碳酸鈣<白云石碳酸鈣<小方解石碳酸鈣。
如何降低碳酸鈣復合塑料的密度呢？
（1）制品拉伸減重
拉伸可以在塑料于碳酸鈣之間產生形變空隙，可以小幅度降低符合制品的密度，例如拉伸的30%碳酸鈣填充聚乙烯薄膜的密度為1.1g/cm3，而未拉伸的30%碳酸鈣填充聚乙烯薄膜的密度為1.2g/m3。拉伸成型的塑料制品如扁絲、吹塑膜、打包帶、撕裂膜等。
（2）制品微發泡減重
利用填料吸收的水分進行微發泡，密度大幅度降低，性能基本不下降。例如，我們生產的50%輕量化碳酸鈣復合材料，用于生產薄膜時最低密度可以達到0.7，整整減輕了45%之多。
（3）空芯填充減重
利用簡便、低成本的無機粉體空芯化技術，可以方便的將碳酸鈣制成空芯產品，大大降低其密度，碳酸鈣空芯產品密度最低可以降低到0.7g/cm3左右。
對復合材料制品表面光澤度的影響與碳酸鈣的加工方法和品種有關，具體復合材料的光澤度大小順序為濕法工藝>干法工藝（輕質碳酸鈣>大方解石碳酸鈣>大理石碳酸鈣>小方解石碳酸鈣>白云石碳酸鈣）。
碳酸鈣的折射率與聚乙烯和聚丙烯等常用樹脂相差很大，因此常規尺寸的碳酸鈣填充會影響薄膜的透明度，只有尺寸在200納米以下的納米碳酸鈣，因為光波可以繞過才可以不影響復合制品的透明性。
碳酸鈣的高剛性會降低復合材料的原有延展性，降低了大分子鏈的運動能力，從而導致制品的斷裂伸長率下降。
碳酸鈣的顆粒過大或者碳酸鈣表面處理的不好，都會導致復合材料的拉伸強度、沖擊強度下降，尤其以拉伸強度下降最為明顯。
樹脂中填充大量填充碳酸鈣，因為制品拉伸是會產生大量空隙和銀紋，會對樹脂本來就有的應力發白現象進一步強化。
所有無機粉體材料都會加速復合材料的老化，碳酸鈣也不例外。
對于薄膜而言降低薄膜熱合強度，對于管材而言降低管材的焊接強度。
文章來源：碳酸鈣研究院