2023-12-31/為什么碳酸鈣可作為塑料填料？

    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(duì)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(chǔ)量極其豐富，制備非常簡(jiǎn)單，所以價(jià)格相對(duì)便宜。以管材專用料來說，國內(nèi)、國外的聚乙烯(加碳黑)的價(jià)格高昂，與碳酸鈣之間價(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(duì)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(duì)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。

    力學(xué)性能

    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

    填充碳酸鈣后，由于碳酸鈣的硬度大，會(huì)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，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(duì)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(huì)降低它的幾項(xiàng)韌性指標(biāo)，如斷裂延伸率、快速開裂、簡(jiǎn)支梁沖擊強(qiáng)度等。

    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的特點(diǎn)，制品的熱變形溫度隨著填充料的增加而增高。

    輻射性

    填充料對(duì)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。

    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(jí)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(zhǎng)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(huì)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，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(duì)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。