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重钙粉和轻钙粉在塑料改性中的添加和应用

添加时间:2018年08月26日   【字体大小: 】 关注:166

  无机材料在塑料中应用是一门年轻的跨学科技术,无机粉体资源丰富、价格低廉、性能优异,在塑料制品中已得到了广泛应用,已成为重要的填充、改性、增强材料。

  普通碳酸钙300~600元/t,而烯烃树脂价格在9000~15000元/t,聚氯乙烯价格在7000~8500元/t,树脂比钙粉的价格高出20~30倍,改性母料的价格也只有树脂的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,每吨塑料制品还可降低成本几百元到数千元,企业生产效益非常明显。

  重钙粉是把天然矿石用机械磨碎得到的粉体,其密度为2.7g/cm3。

  轻钙粉是通过化学反应得到的沉淀碳酸钙,其密度约为1.2~1.9g/cm3。

  碳酸钙作为无机填料在塑料中使用具有以下优势:

  (1)资源丰富、价格低廉。

  (2)无毒、无味、无刺激性。

  (3)色白,易着色,对其它颜色干扰小。

  (4)硬度低,对加工设备及模具的磨损轻。

  (5)化学稳定性好,和大多数基体塑料不发生化学反应。

  (6)热稳定性好,热分解温度在800℃以上。

  (7)易干燥,无结构水。

  (8)经表面活化改性后,与塑料有较好的相容性和熔融流动性,还可改善塑料制品的物理性能。

  改善塑料的环境友好性:

  碳酸钙等无机粉体材料在制造环境友好塑料材料方面已发挥了重要作用。碳酸钙有利于塑料材料的降解,聚乙烯薄膜中有碳酸钙粉末时,由于在填埋后碳酸钙有可能与CO2和H2O反应,生成溶于水的Ca (HCO3)2而离开薄膜。留下的微孔,将增大聚乙烯塑料接触周围空气和微生物的面积,从而有利于进一步降解。

  填加碳酸钙有利于聚乙烯的焚烧,对于无回收利用价值或回收利用再生的代价太大不宜再回收时,填埋又要占据大量土地,焚烧仍然是可选的处理方法。多数城市固体废弃物的外包装 (垃圾袋) 能否安全燃烧并燃烧完全,是焚烧技术的关键之一,无机粉体的加入能够使得这一问题得到极大的改善。

  碳酸钙填充改性轻量化技术:

  (1)凡是成型加工中有拉伸过程的,其填充塑料的密度都低于同样成份的注塑成型塑料:聚丙烯(PP)扁丝经过将近六倍的单向拉伸,碳酸钙粉体颗粒分散在PP大分子经拉抻后形成的空隙中,因此高倍的单向拉伸制品,其增重问题不明显,在扁丝仍能满足国家标准的情况下,同样重量的物料,其扁丝的长度没有明显变化。

  吹塑成型的塑料薄膜在加工时受到的是双向拉伸,即横向(径向)和纵向,其拉伸比因原料的不同而有所不同,但一般都在2~3倍范围。因此和添加同样数量的粉体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质碳酸钙(1250目)30%的PE塑料材料密度达到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)在交联剂存在的情况下使用发泡剂形成微孔结构,可有效降低填充塑料的密度。上世纪八十年代流行一时的钙塑天花板,就是在使用交联剂的情况下,用AC发泡剂使片材成型后的密度仅0.2g/cm3左右。现在钙塑天花板不流行了,但微孔泡沫鞋底(PE的或EVA的)还大量生产并广泛应用着,连续发泡的PE泡沫片材也有很大的市场。

  (3)微孔硅酸钙的出现开辟了轻体填料降低填充塑料密度的新纪元:多年来人们始终不放弃寻找一种本身密度小的填料,希望以此打开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体,但在实践中其努力都被放弃了。主要问题是这两种粉体本身的硬度高,对加工设备的磨损太严重,另一方面是二者都是大自然亿万年形成的产物,资源有限,硅藻土的纯化也很复杂,价格不菲。

  近年来,以粉煤灰为基础原料人工合成出微孔硅酸钙,从原料上看是取之不竭,从成本上看,塑料加工行业可以接受,目前在塑料中的应用已取得阶段性成果。这种自身轻质的填料将为塑料填充改性带来一场革命化的变革,成为塑料改性历史上的里程碑。

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