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轻质碳酸钙与重质碳酸钙在塑料填充性能对比

时间:2016-07-01 09:49:09

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碳酸钙CaCO3根据生产方法不同分为重质碳酸钙(简称重钙)和轻质碳酸钙(简称轻钙)。重质碳酸钙是将碳酸钙矿石即方解石或大理石经选矿、粉碎、分级包装而成,生产方法简便、能耗小、成本低;而轻质碳酸钙是用化学方法制成的,即石灰石煅烧、石灰消化、碳化生成碳酸钙,再经脱水、干燥、筛分而成。

从上述制备轻质碳酸钙的过程可以看出,生产轻钙的成本高于普通重质碳酸钙,而且污染重、能耗大,如从原料资源来说,轻钙原料资源更丰富。

目前发达国家用于塑料工业重钙与轻钙之比为17-20:1,以重钙为主,而我国目前用于塑料工业的重钙与轻钙之比仅为2:1左右,低于发达国家。随着CaCO3在塑料中的应用量逐渐增大,重钙加工设备和分级方法的进步,生产超细微粉重质CaCO3已不是困难的事,未来使用重钙取代轻钙是一种必然趋势。但是在目前情况下,在塑料中究竟使用重钙好还是轻钙好,是CaCO3生产厂家和用户普遍关注的问题,为此,我们就重钙和轻钙在几种塑料中的应用作了对比研究,并取得较为有意义的结果。

轻质碳酸钙与重质碳酸钙在塑料填充性能对比.jpg

本文采用重钙、轻钙和混钙(重钙:轻钙=1:1)对HDPE、PP、硬质PVC进行填充改性,并对填充体系的拉伸强度、冲击强度和密度进行比较,得到一些有益的结果。

2碳酸钙对几种塑料填充体系冲击强度的影响

对于重钙来说,随着填充量的增加,三种填充体系的冲击强度均呈下降趋势;对于轻钙和混钙来说,PVC填充体系随填充量增加呈下降趋势,而对HDPE、PP填充体系,则随填充量增加开始上升,而后下降。

在相同填充量的情况下,三种填充体系冲击强度:轻钙>混钙>重钙。冲击强度是衡量材料韧性的一种指标,对于无机粒子填充体系来说,其大小主要决定于基体树脂的韧性,当然也与填充粒子尺寸大小或比表面积有关。轻钙粒径小,同样条件下,冲击强度比重钙好。

拉伸强度与冲击强度是高分子材料两项主要力学性能指标,对无机刚性粒子填充体系来说,在基体树脂相同情况下,决定填充体系力学性能主要是粒子的粒径和粒子表面活化处理以及共混技术。本文为了对比重钙、轻钙和混钙在填充聚烯烃体系中的性能差异,采取相同目数、相同活化处理和共混技术。实验结果发现,在相同填充量的情况下,填充体系的拉伸强度和冲击强度之间的差别不大,在某些填充体系内轻钙似乎要好一些,这主要是由于轻钙堆积体积比重钙大,相同目数下,轻钙的比表面积大所致。但在某些情况下,混钙的性能比轻钙好,个别情况下,重钙又比轻钙好,这主要由于它们之间差异太小,测得的结果在误差范围之内。