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重鈣粉和輕鈣粉在塑料改性中的添加和應(yīng)用

添加時(shí)間:2018年08月26日   【字體大。 】 關(guān)注:3698

  無(wú)機(jī)材料在塑料中應(yīng)用是一門年輕的跨學(xué)科技術(shù),無(wú)機(jī)粉體資源豐富、價(jià)格低廉、性能優(yōu)異,在塑料制品中已得到了廣泛應(yīng)用,已成為重要的填充、改性、增強(qiáng)材料。

  普通碳酸鈣300~600元/t,而烯烴樹脂價(jià)格在9000~15000元/t,聚氯乙烯價(jià)格在7000~8500元/t,樹脂比鈣粉的價(jià)格高出20~30倍,改性母料的價(jià)格也只有樹脂的1/5~1/3。如果在塑料制品中添加 5%~30%的母料,扣除密度因素,每噸塑料制品還可降低成本幾百元到數(shù)千元,企業(yè)生產(chǎn)效益非常明顯。

  重鈣粉是把天然礦石用機(jī)械磨碎得到的粉體,其密度為2.7g/cm3。

  輕鈣粉是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)得到的沉淀碳酸鈣,其密度約為1.2~1.9g/cm3。

  碳酸鈣作為無(wú)機(jī)填料在塑料中使用具有以下優(yōu)勢(shì):

  (1)資源豐富、價(jià)格低廉。

  (2)無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)刺激性。

  (3)色白,易著色,對(duì)其它顏色干擾小。

  (4)硬度低,對(duì)加工設(shè)備及模具的磨損輕。

  (5)化學(xué)穩(wěn)定性好,和大多數(shù)基體塑料不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

  (6)熱穩(wěn)定性好,熱分解溫度在800℃以上。

  (7)易干燥,無(wú)結(jié)構(gòu)水。

  (8)經(jīng)表面活化改性后,與塑料有較好的相容性和熔融流動(dòng)性,還可改善塑料制品的物理性能。

  改善塑料的環(huán)境友好性:

  碳酸鈣等無(wú)機(jī)粉體材料在制造環(huán)境友好塑料材料方面已發(fā)揮了重要作用。碳酸鈣有利于塑料材料的降解,聚乙烯薄膜中有碳酸鈣粉末時(shí),由于在填埋后碳酸鈣有可能與CO2和H2O反應(yīng),生成溶于水的Ca (HCO3)2而離開薄膜。留下的微孔,將增大聚乙烯塑料接觸周圍空氣和微生物的面積,從而有利于進(jìn)一步降解。

  填加碳酸鈣有利于聚乙烯的焚燒,對(duì)于無(wú)回收利用價(jià)值或回收利用再生的代價(jià)太大不宜再回收時(shí),填埋又要占據(jù)大量土地,焚燒仍然是可選的處理方法。多數(shù)城市固體廢棄物的外包裝 (垃圾袋) 能否安全燃燒并燃燒完全,是焚燒技術(shù)的關(guān)鍵之一,無(wú)機(jī)粉體的加入能夠使得這一問(wèn)題得到極大的改善。

  碳酸鈣填充改性輕量化技術(shù):

  (1)凡是成型加工中有拉伸過(guò)程的,其填充塑料的密度都低于同樣成份的注塑成型塑料:聚丙烯(PP)扁絲經(jīng)過(guò)將近六倍的單向拉伸,碳酸鈣粉體顆粒分散在PP大分子經(jīng)拉抻后形成的空隙中,因此高倍的單向拉伸制品,其增重問(wèn)題不明顯,在扁絲仍能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的情況下,同樣重量的物料,其扁絲的長(zhǎng)度沒(méi)有明顯變化。

  吹塑成型的塑料薄膜在加工時(shí)受到的是雙向拉伸,即橫向(徑向)和縱向,其拉伸比因原料的不同而有所不同,但一般都在2~3倍范圍。因此和添加同樣數(shù)量的粉體的注塑成型塑料材料相比,吹塑薄膜的密度就小得多。例如注塑成型的含重質(zhì)碳酸鈣(1250目)30%的PE塑料材料密度達(dá)到1.3g/cm3以上,而吹塑成型的填充PE薄膜的密度只有1.10g/cm3左右。

  (2)在交聯(lián)劑存在的情況下使用發(fā)泡劑形成微孔結(jié)構(gòu),可有效降低填充塑料的密度。上世紀(jì)八十年代流行一時(shí)的鈣塑天花板,就是在使用交聯(lián)劑的情況下,用AC發(fā)泡劑使片材成型后的密度僅0.2g/cm3左右,F(xiàn)在鈣塑天花板不流行了,但微孔泡沫鞋底(PE的或EVA的)還大量生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用著,連續(xù)發(fā)泡的PE泡沫片材也有很大的市場(chǎng)。

  (3)微孔硅酸鈣的出現(xiàn)開辟了輕體填料降低填充塑料密度的新紀(jì)元:多年來(lái)人們始終不放棄尋找一種本身密度小的填料,希望以此打開填充塑料密度下降的缺口。硅藻土和沸石都是曾被寄予希望的粉體,但在實(shí)踐中其努力都被放棄了。主要問(wèn)題是這兩種粉體本身的硬度高,對(duì)加工設(shè)備的磨損太嚴(yán)重,另一方面是二者都是大自然億萬(wàn)年形成的產(chǎn)物,資源有限,硅藻土的純化也很復(fù)雜,價(jià)格不菲。

  近年來(lái),以粉煤灰為基礎(chǔ)原料人工合成出微孔硅酸鈣,從原料上看是取之不竭,從成本上看,塑料加工行業(yè)可以接受,目前在塑料中的應(yīng)用已取得階段性成果。這種自身輕質(zhì)的填料將為塑料填充改性帶來(lái)一場(chǎng)革命化的變革,成為塑料改性歷史上的里程碑。

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