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碳酸鈣資訊
高檔塑料用碳酸鈣的三大要求
2022-01-17
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返回列表 碳酸鈣是塑料中使用的粉體材料中最重要的一類，塑料作為一種新型合成材料，已廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)和人民生活中，塑料改性加工行業(yè)和碳酸鈣行業(yè)結(jié)合起來(lái)，促進(jìn)了塑料改性的發(fā)展，在塑料行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新中起到了積極作用。由于碳酸鈣廣泛應(yīng)用于塑料中，給大家詳細(xì)的解析一下關(guān)于高檔塑料使用的碳酸鈣的三個(gè)基本要求。
一、化學(xué)穩(wěn)定性好
碳酸鈣不能和樹(shù)脂及各種助劑發(fā)生有害反應(yīng)，也就是說(shuō)，用于塑料中的碳酸鈣及其表面的有機(jī)處理劑不能參與各種化學(xué)反應(yīng)。碳酸鈣經(jīng)過(guò)高溫煅燒后，化學(xué)穩(wěn)定性很好，基本不會(huì)同塑料體系中的各種組份進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，但是其表面的有機(jī)改性劑卻有可能參與化學(xué)反應(yīng)。比如，經(jīng)硬脂酸及其衍生物等酸性物質(zhì)進(jìn)行表面改性的碳酸鈣，由于碳酸鈣中鐵與硬脂酸發(fā)生反應(yīng)，會(huì)影響鈣粉的色澤，易發(fā)黃，在塑料的高溫加工過(guò)程中表現(xiàn)得尤其明顯。
二、耐溫性好
由于塑料制品成型加工都是在高溫環(huán)境下(一般大于180℃)進(jìn)行，所以要求碳酸鈣應(yīng)該在加熱成型的溫度條件下不分解變色。碳酸鈣的熱分解溫度在800℃以上，而塑料加工溫度不會(huì)超過(guò)350℃，所以碳酸鈣自身不會(huì)發(fā)生熱分解。但是傳統(tǒng)的有機(jī)改性劑(如硬脂酸、鈦酸酯、硅烷偶聯(lián)劑)由于其本身不耐高溫，高溫環(huán)境下容易發(fā)生黃變和分解，導(dǎo)致VOC增加，很多碳酸鈣生產(chǎn)廠家在實(shí)際應(yīng)用中都遇到了“黃變”問(wèn)題。因此傳統(tǒng)的有機(jī)改性劑不適合用于高檔塑料制品的碳酸鈣有機(jī)改性。
三、加工性優(yōu)
加工性主要包括以下幾個(gè)指標(biāo)：分散性好、疏水性佳、吸油量低。
1.分散性好
對(duì)于填充塑料來(lái)說(shuō)，碳酸鈣顆粒在塑料基體中均勻分散是必要前提，即碳酸鈣以單個(gè)顆粒的形式像海島一樣分散在基體塑料的汪洋大海中才能達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的功效。所用的填料粒徑越小，同樣填充比例時(shí)，其填充塑料材料的力學(xué)性能就越好。碳酸鈣分散性主要受分子間作用力，極性吸附，顆粒細(xì)度等因素影響。
用于塑料加工的碳酸鈣，碳酸鈣的粒徑一般為1～10微米左右。這種細(xì)小顆粒具有極大的比表面積和吉布斯自由能，處于熱力學(xué)不穩(wěn)定的狀態(tài)。當(dāng)碳酸鈣加入到樹(shù)脂體系中時(shí)，由于臨近粒子間的極性吸附和范德華力的作用，粒子有相互靠近、降低總比表面積和表面自由能的趨勢(shì)，從而使碳酸鈣顆粒很難從團(tuán)聚體向高度分散體轉(zhuǎn)化。對(duì)于未進(jìn)行表面有機(jī)改性處理的碳酸鈣，在與樹(shù)脂一起混煉時(shí)，碳酸鈣很難分散，即使在高溫高速捏合時(shí)也很難將其均勻分散。為了提高碳酸鈣的分散均勻性和穩(wěn)定性，必須消除或削弱其表面極性和降低其表面自由能。
2.吸油量低
吸油量越低，潤(rùn)濕等量碳酸鈣所需的樹(shù)脂或塑化劑就越少。對(duì)于大多數(shù)塑料制品，如軟質(zhì)聚氯乙烯、人造革、電纜料等，需使用增塑劑來(lái)幫助樹(shù)脂體系的混合物塑化，碳酸鈣吸油值越高，越易將增塑劑吸附到填料中，使其失去增塑樹(shù)脂的作用。要使樹(shù)脂體系混合物達(dá)到一定的柔軟度就需加大增塑劑用量，造成成本上升。通過(guò)對(duì)碳酸鈣表面改性處理，將碳酸鈣顆粒表面進(jìn)行有機(jī)包覆，就可以大幅度降低其吸油值。
3.疏水性佳
碳酸鈣屬于非常易吸潮的物質(zhì)，一旦儲(chǔ)存過(guò)程或加工過(guò)程中吸潮，就會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題：
(1)碳酸鈣結(jié)塊、干粉流動(dòng)性變差容易堵塞篩孔，導(dǎo)致添加困難；
(2)塑料制品高溫成型時(shí)，由于水汽受熱析出，導(dǎo)致制品出現(xiàn)“鼓包”或“冒孔”等缺陷，嚴(yán)重影響塑料制品的外觀和物理強(qiáng)度。
4.遷移性小
由于塑料制品成型加工過(guò)程中存在很大的溫度變化，室溫(原料)一高溫(加工過(guò)程)一室溫(冷卻成型)。碳酸鈣必須保證不發(fā)生遷移，否則會(huì)造成塑料制品表面色澤不均或失光。碳酸鈣的遷移主要是由于它與樹(shù)脂的潤(rùn)濕相容性不好，在溫度降低，塑料制品收縮時(shí)，樹(shù)脂與碳酸鈣的移動(dòng)速度不一致所造成的。
要降低遷移性，就要提高碳酸鈣與樹(shù)脂的相容性。根據(jù)相似相容原理，碳酸鈣表面的有機(jī)改性劑最好具有與應(yīng)用樹(shù)脂相同或相似的官能團(tuán)。對(duì)于最常用的聚烯烴型塑料，選用含有長(zhǎng)鏈烷烴的有機(jī)改性劑會(huì)比較適合。
一、化學(xué)穩(wěn)定性好
碳酸鈣不能和樹(shù)脂及各種助劑發(fā)生有害反應(yīng)，也就是說(shuō)，用于塑料中的碳酸鈣及其表面的有機(jī)處理劑不能參與各種化學(xué)反應(yīng)。碳酸鈣經(jīng)過(guò)高溫煅燒后，化學(xué)穩(wěn)定性很好，基本不會(huì)同塑料體系中的各種組份進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，但是其表面的有機(jī)改性劑卻有可能參與化學(xué)反應(yīng)。比如，經(jīng)硬脂酸及其衍生物等酸性物質(zhì)進(jìn)行表面改性的碳酸鈣，由于碳酸鈣中鐵與硬脂酸發(fā)生反應(yīng)，會(huì)影響鈣粉的色澤，易發(fā)黃，在塑料的高溫加工過(guò)程中表現(xiàn)得尤其明顯。
二、耐溫性好
由于塑料制品成型加工都是在高溫環(huán)境下(一般大于180℃)進(jìn)行，所以要求碳酸鈣應(yīng)該在加熱成型的溫度條件下不分解變色。碳酸鈣的熱分解溫度在800℃以上，而塑料加工溫度不會(huì)超過(guò)350℃，所以碳酸鈣自身不會(huì)發(fā)生熱分解。但是傳統(tǒng)的有機(jī)改性劑(如硬脂酸、鈦酸酯、硅烷偶聯(lián)劑)由于其本身不耐高溫，高溫環(huán)境下容易發(fā)生黃變和分解，導(dǎo)致VOC增加，很多碳酸鈣生產(chǎn)廠家在實(shí)際應(yīng)用中都遇到了“黃變”問(wèn)題。因此傳統(tǒng)的有機(jī)改性劑不適合用于高檔塑料制品的碳酸鈣有機(jī)改性。
三、加工性優(yōu)
加工性主要包括以下幾個(gè)指標(biāo)：分散性好、疏水性佳、吸油量低。
1.分散性好
對(duì)于填充塑料來(lái)說(shuō)，碳酸鈣顆粒在塑料基體中均勻分散是必要前提，即碳酸鈣以單個(gè)顆粒的形式像海島一樣分散在基體塑料的汪洋大海中才能達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的功效。所用的填料粒徑越小，同樣填充比例時(shí)，其填充塑料材料的力學(xué)性能就越好。碳酸鈣分散性主要受分子間作用力，極性吸附，顆粒細(xì)度等因素影響。
用于塑料加工的碳酸鈣，碳酸鈣的粒徑一般為1～10微米左右。這種細(xì)小顆粒具有極大的比表面積和吉布斯自由能，處于熱力學(xué)不穩(wěn)定的狀態(tài)。當(dāng)碳酸鈣加入到樹(shù)脂體系中時(shí)，由于臨近粒子間的極性吸附和范德華力的作用，粒子有相互靠近、降低總比表面積和表面自由能的趨勢(shì)，從而使碳酸鈣顆粒很難從團(tuán)聚體向高度分散體轉(zhuǎn)化。對(duì)于未進(jìn)行表面有機(jī)改性處理的碳酸鈣，在與樹(shù)脂一起混煉時(shí)，碳酸鈣很難分散，即使在高溫高速捏合時(shí)也很難將其均勻分散。為了提高碳酸鈣的分散均勻性和穩(wěn)定性，必須消除或削弱其表面極性和降低其表面自由能。
2.吸油量低
吸油量越低，潤(rùn)濕等量碳酸鈣所需的樹(shù)脂或塑化劑就越少。對(duì)于大多數(shù)塑料制品，如軟質(zhì)聚氯乙烯、人造革、電纜料等，需使用增塑劑來(lái)幫助樹(shù)脂體系的混合物塑化，碳酸鈣吸油值越高，越易將增塑劑吸附到填料中，使其失去增塑樹(shù)脂的作用。要使樹(shù)脂體系混合物達(dá)到一定的柔軟度就需加大增塑劑用量，造成成本上升。通過(guò)對(duì)碳酸鈣表面改性處理，將碳酸鈣顆粒表面進(jìn)行有機(jī)包覆，就可以大幅度降低其吸油值。
3.疏水性佳
碳酸鈣屬于非常易吸潮的物質(zhì)，一旦儲(chǔ)存過(guò)程或加工過(guò)程中吸潮，就會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題：
(1)碳酸鈣結(jié)塊、干粉流動(dòng)性變差容易堵塞篩孔，導(dǎo)致添加困難；
(2)塑料制品高溫成型時(shí)，由于水汽受熱析出，導(dǎo)致制品出現(xiàn)“鼓包”或“冒孔”等缺陷，嚴(yán)重影響塑料制品的外觀和物理強(qiáng)度。
4.遷移性小
由于塑料制品成型加工過(guò)程中存在很大的溫度變化，室溫(原料)一高溫(加工過(guò)程)一室溫(冷卻成型)。碳酸鈣必須保證不發(fā)生遷移，否則會(huì)造成塑料制品表面色澤不均或失光。碳酸鈣的遷移主要是由于它與樹(shù)脂的潤(rùn)濕相容性不好，在溫度降低，塑料制品收縮時(shí)，樹(shù)脂與碳酸鈣的移動(dòng)速度不一致所造成的。
要降低遷移性，就要提高碳酸鈣與樹(shù)脂的相容性。根據(jù)相似相容原理，碳酸鈣表面的有機(jī)改性劑最好具有與應(yīng)用樹(shù)脂相同或相似的官能團(tuán)。對(duì)于最常用的聚烯烴型塑料，選用含有長(zhǎng)鏈烷烴的有機(jī)改性劑會(huì)比較適合。
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