用碳酸鈣
　　碳酸鈣作為無機(jī)填料應(yīng)用于塑料填充已有多年的歷史。過去碳酸鈣一般作為填料以降低成本為主要目的被廣泛使用，并收到較好效果。近年來，隨著生產(chǎn)上廣泛的使用和大量的研究發(fā)現(xiàn)，填充大量的碳酸鈣也可做到不明顯降低制品的性能，甚至某些方面還會大幅度提高，如機(jī)械性能、熱性能等。

碳酸鈣的概述：

　　應(yīng)用于塑料中填料的碳酸鈣有重質(zhì)（簡稱重鈣）和輕質(zhì)（簡稱輕鈣）兩種。由于制備方法不同，輕鈣堆積體積大，顯得輕，實(shí)際上二者密度相差很少。

　?。?）輕質(zhì)碳酸鈣。 通常所說的輕質(zhì)碳酸鈣是指普通的符合國標(biāo)GB4794-84標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，輕鈣密度為2.4~2.7g/cm3,其長徑為5~12μm,短徑為1~3μm,平均粒徑為2~3μm。工業(yè)上輕鈣生產(chǎn)方法占主導(dǎo)地位的是碳化法，即：CaCO3石灰石 -△- CaO生灰石 -H2O- Ca（OH）2熟石灰 -CO2- CaCO3輕鈣

　?。?）重質(zhì)碳酸鈣。 可由天然碳酸鈣礦物質(zhì)如方解石、大理石、白堊磨碎分級而成。現(xiàn)在塑料中使用的重質(zhì)碳酸鈣多用方解石作為原料。方解石的物理性能：密度2.60~2.75g/cm3,硬度（莫氏）3,溶解度（18℃）0.0013g/100g水，分解溫度900℃。重質(zhì)碳酸鈣過去稱之為單飛粉（200目）、雙飛粉（320目）、四飛粉（400目）以及方解石粉。目前尚無適用于塑料填充用的重鈣國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但企業(yè)各自有產(chǎn)品企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或控制指標(biāo)。 我國具有豐富的碳酸鈣資源，幾乎分布于全國各地，其中四川、廣西儲存量最大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國生產(chǎn)碳酸鈣的企業(yè)有500多家，為了適應(yīng)塑料、造紙和涂料等行業(yè)對碳酸鈣市場需求，近幾年還引進(jìn)或自行開發(fā)了不少新設(shè)備、新生產(chǎn)線，生產(chǎn)微細(xì)、超微細(xì)和納米級碳酸鈣。我國目前年產(chǎn)3000t以上的納米碳酸鈣生產(chǎn)線已達(dá)16條。 在實(shí)際使用過程中，一般不直接把碳酸鈣添加到塑料中。為使碳酸鈣能均勻分散在塑料中，起到優(yōu)化性能的作用，先必須對碳酸鈣進(jìn)行表面活化處理。根據(jù)最終塑料制品的成型工藝和使用性能要求，選取一定62616964757a686964616fe78988e69d8331333361326265粒徑的碳酸鈣，用偶聯(lián)劑、分散劑、潤滑劑等助劑先活化處理，再加入一定量的載體樹脂混合均勻后，用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，即得碳酸鈣膜母粒。一般情況下，母粒中碳酸鈣含量為80wt%,各種助劑總含量為5wt%左右，載體樹脂為15wt%。

碳酸鈣的添加可大大降低塑料成本 碳酸鈣儲量極其豐富，制備非常簡單，所以價(jià)格非常便宜。如現(xiàn)在塑料填料中最多使用的幾種粒徑的碳酸鈣（特白重質(zhì)碳酸鈣白度95含鈣99）價(jià)格：（325~400目120元）-（600目280元）-（800目320元）-（1250目650元）/t,工廠交貨。經(jīng)過表面活化處理以后，價(jià)格也在2000元/t左右。而塑料粒子（聚乙烯）相對來說，價(jià)格昂貴。以管材專用料來說，國內(nèi)、國外的聚乙烯（加碳黑）的價(jià)格都在9000元/t以上。兩者之間價(jià)格相差很大，碳酸鈣在塑料中添加的越多，成本就降得越低。當(dāng)然碳酸鈣不能無限度的添加，考慮到塑料制成品的韌性，碳酸鈣的填充用量一般控制在50wt%以內(nèi)（碳酸鈣填料生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)）。對于塑料和鋼塑復(fù)合管的生產(chǎn)，塑料都是其主要的原料，大大地降低塑料成本無疑是極大地降低了生產(chǎn)成本，有益于利潤的提高。

碳酸鈣的改性作用：
　　重質(zhì)碳酸鈣可增加塑料產(chǎn)品體積，降低成本，提高硬度和剛度，減小塑料制品的收縮率，提高尺寸穩(wěn)定性；改進(jìn)塑料的加工性能、提高其耐熱性、改進(jìn)塑料的散光性、抗擦傷性、平滑度；同時(shí)對缺口抗沖擊強(qiáng)度的增韌效果及混煉過程中的粘流性等方面都具有明顯的效果。

　　1 力學(xué)性能 填充碳酸鈣后，由于碳酸鈣的硬度大，會提高塑料制品的硬度和剛度，力學(xué)性能增強(qiáng)。制品的抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度得到改進(jìn)，并使塑料制品的彈性模量顯著提高，與玻璃鋼相比它的抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和抗彎模量與玻璃鋼大致相同，熱變形溫度一般比玻璃鋼高，唯一不如玻璃鋼的是它的缺口沖擊強(qiáng)度較低，但這一缺點(diǎn)可通過添加少量短玻璃纖維而被克服。對于管材，填充碳酸鈣可提高它的幾項(xiàng)指標(biāo)，如拉伸強(qiáng)度、鋼球壓痕強(qiáng)度、缺口抗沖擊強(qiáng)度、粘流性、耐熱性等；但同時(shí)會降低它的幾項(xiàng)韌性指標(biāo)，如斷裂延伸率、快速開裂、簡支梁沖擊強(qiáng)度等。

　　2 熱性能 加入填充料后，由于碳酸鈣的熱穩(wěn)定性好，可使制品的熱膨脹系數(shù)、收縮率在各方面相同下降，而不象玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性那樣，在不同方面有不同的收縮率，加入填充料后可使制品的翹度、彎曲度變小，這是與纖維填充料相比最大的特點(diǎn)，制品的熱變形溫度隨著填充料的增加而增高。

　　3 輻射性 填充料對射線有一定的吸收能力，一般可吸收30%~80%入射紫外線，防止塑料制品的老化。

　　4 超細(xì)碳酸鈣的特殊改性作用 碳酸鈣的粒度也可以做成多種，通過把0.1~1μm粒徑的碳酸鈣稱之微細(xì)，而把0.1~0.02μm范圍內(nèi)的稱之為超細(xì)，把粒徑≤0.02μm的稱之為超微細(xì)。塑料中填充超細(xì)級或更細(xì)的碳酸鈣，在改變制品性能方面有特殊效果。 剛性和韌性是塑料制品兩個(gè)重要性能指標(biāo)，如何保證塑料制品同時(shí)具有良好的剛性和韌性，是長期以來材料科學(xué)研究的重要課題之一。

　　為了提高塑料制品的韌性，一般采用添加橡膠或彈性體的方法，可以達(dá)到增韌改性的目的，但卻損害了材料寶貴的剛性性能，而且材料的加工性能和耐熱性能將會降低。20世紀(jì)90年代，人們通過大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在塑料中填充較大量的超細(xì)碳酸鈣粒子后，塑料不僅剛性不受損害，韌性也得到大幅度的提高，最大可提高2~3倍。改變了以往填充改性塑料必須以犧牲某種力學(xué)性能為代價(jià)、改性塑料的力學(xué)性能隨填料填充量的增加而下降的狀況。過去對無機(jī)填料表面活化處理一般采用鋁酸酯、鈦酸酯、硅烷和酸式亞磷酸脂等偶聯(lián)劑，與載體樹脂、潤滑劑混合后，在熔融狀態(tài)下進(jìn)行表面活化處理。新的表面活化處理工藝除采用偶聯(lián)劑外，還根據(jù)最終塑料制品的成型工藝和使用性能要求，選擇添加一定量的增塑劑、增容劑和分散劑等，而且是常溫下在高攪機(jī)內(nèi)進(jìn)行冷包覆。

標(biāo)簽：韌性塑料制品增加