重钙,轻钙和纳米钙在塑料行业中的应用浅析
2020-12-18 17:42:40
谈到碳酸钙粉体的应用，相信所有人都会想到塑料行业。中国是塑料生产大国和消费大国，根据国家统计局数据显示，2014年1-9月我国7230个的塑料制品企业总产量达5339.38万吨，同比2013年1-9月增长了7.77%，不久的将来，中国将超过美国成为世界第一生产及消费大国。我国又是石油资源困乏的国家，一半以上依赖进口。我们要把碳酸钙等非金属矿粉体材料的应用和循环经济的理念联系起来，使用蕴藏量大且价格相对低廉的非矿粉体材料替代以石油或煤为基础原料的合成树脂，制造出满足使用要求的填充改性高分子材料其意义之重大不言而喻。
重钙，轻钙和纳米钙在塑料行业的应用浅析
1、重钙、轻钙的应用
重钙和轻钙虽然在堆积密度上有区别，但它们的粉体颗粒本身的密度是相差不大的。如果颗粒完全被分散开来，那么它们对填充塑料材料密度的影响就无明显差别；但是它们在塑料中的存在状态有多个颗粒团聚在一起，它们与塑料基体的大分子之间存在空隙，这些情况导致了重钙与轻钙性能不尽相同。严格来说，不能说轻钙“轻”，而重钙“重”。例如在编织袋扁丝加入20%的重钙并未影响到每吨物料的总长度，就是因为在单向拉伸（拉伸比达6倍）的过程中，80%的聚丙烯如同100%的聚丙烯一样被拉伸到同样的长度，其区别就在于聚丙烯大分子之间的距离被拉大了，而重钙颗粒就分布在聚丙烯大分子之间的空隙中，从而大大减小了对塑料材料密度的影响。因此在单向拉伸塑料制品中不必从密度的角度考虑是用轻钙还是重钙。轻钙早于重钙用于橡胶材料及制品，后又移植到塑料材料中，而重钙是上世纪八十年代才开始被大量使用的。人造革、管材、型材等制品中已惯用轻钙，在使用价格相对低廉的重钙代替轻钙的过程中发现效果并不理想，无论从材料性能上，外观手感上，还是从面积、长度的单位价上都不合算，至今仍然以使用轻钙为主，而在塑编制品、管材、注塑或中空制品中，普遍使用重钙。
颗粒形貌
填充材料加工流动性
填充塑料制品性能
制品外观光泽度
填充塑料色相稳定性
重钙
多种形态不规则颗粒
良好
一般
一般
不稳定
轻钙
枣核状
一般
良好
良好
稳定
重钙、轻钙常见性能对比
2、纳米碳酸钙应用现状
纳米技术和纳米塑料是近年的热点领域。声称是纳米材料的研究成果及产品遍地开花。从学术的角度看，纳米仅仅是一个长度的度量单位，具有纳米尺度的（通常公认三维方向至少有一个方向的长度小于100nm）颗粒能否均匀地、互不粘连地分散在塑料基体中，是判断能否称之为纳米塑料的关键。因为只有当纳米尺度的颗粒像液体中的均匀悬浮颗粒那样分布在塑料材料中，纳米技术的小尺寸效应、大比表面效应和量子化效应才能真正体现出来，从而带来材料性能质的飞跃，而不是仅仅得到一些提高和改善。
不可否认纳米碳酸钙在生产过程中某一时刻，其粒子大小确实处于十几到几十nm的范畴，但在随后的脱水、干燥过程中，这些原生粒子又团聚起来，作为商品到我们用户手里实际上是这些团聚体。利用现有粉体表面处理设备、处理剂以及后续的混炼设备都不可能将团聚体打散，从而不可能得到真正的纳米碳酸钙改性的纳米塑料。
近年来，围绕着塑料用纳米碳酸钙及其在基体中分散问题有大量的研究成果。例如四川大学将湿法研磨、高速（4000转/分）混合、超声波振荡、震动磨等方法和设备引入纳米碳酸钙的处理过程。某些企业研制成功新型解聚剂，将处于高速运动状态的纳米碳酸钙团聚颗粒解聚瞬间加以表面包覆，都有助于部分团聚在一起的纳米碳酸钙以纳米尺度分散在基体塑料中，而且填充塑料的性能比传统办法处理的碳酸钙都有明显提高。
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