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重質碳酸鈣在塑料行業的具體應用如何

添加時間:2017年10月04日   【字體大小: 】 關注:799

  無機材料在塑料中應用是一門年輕的跨學科技術,無機粉體資源豐富、價格低廉、性能優異,在塑料制品中已得到了廣泛應用,已成為重要的填充、改性、增強材料。

  重質碳酸鈣一般價格就在幾百元每噸,而烯烴樹脂價格在幾千到過萬每噸,聚氯乙烯價格在數千元每噸,樹脂比鈣粉的價格高出20~30倍,改性母料的價格也只有樹脂的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千元,企業生產效益非常明顯。

  重質碳酸鈣(重鈣、重鈣粉)是把天然礦石用機械磨碎得到的粉體。重質碳酸鈣的密度2.7g/cm3。輕質碳酸鈣(輕鈣、輕鈣粉)是通過化學反應得到的沉淀碳酸鈣。輕質碳酸鈣的密度約為1.2~1.9g/cm3。

  一、重質碳酸鈣的優勢

  重質碳酸鈣作為無機填料在塑料中使用具有以下優勢:資源豐富、價格低廉;無毒、無味、無刺激性;色白,易著色,對其它顏色干擾小;硬度低,對加工設備及模具的磨損輕;化學穩定性好,和大多數基體塑料不發生化學反應;熱穩定性好,熱分解溫度在800℃以上。易干燥,無結構水。經表面活化改性后,與塑料有較好的相容性和熔融流動性,還可改善塑料制品的物理性能。

  二、改善塑料的環境友好性

  重質碳酸鈣等無機粉體材料在制造環境友好塑料材料方面已發揮了重要作用。重質碳酸鈣有利于塑料材料的降解,聚乙烯薄膜中有重質碳酸鈣粉末時,由于在填埋后重質碳酸鈣有可能與CO2和H2O反應,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,從而有利于進一步降解。

  填加重質碳酸鈣有利于聚乙烯的焚燒,對于無回收利用價值或回收利用再生的代價太大不宜再回收時,填埋又要占據大量土地,焚燒仍然是可選的處理方法。多數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,是焚燒技術的關鍵之一,無機粉體的加入能夠使得這一問題得到極大的改善。

  三、重質碳酸鈣填充改性輕量化技術

  1、凡是成型加工中有拉伸過程的,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)扁絲經過將近六倍的單向拉伸,重質碳酸鈣粉體顆粒分散在PP大分子經拉抻后形成的空隙中,因此高倍的單向拉伸制品,其增重問題不明顯,在扁絲仍能滿足國家標準的情況下,同樣重量的物料,其扁絲的長度沒有明顯變化。

  吹塑成型的塑料薄膜在加工時受到的是雙向拉伸,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重質碳酸鈣(1250目)30%的PE塑料材料密度達到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、在交聯劑存在的情況下使用發泡劑形成微孔結構,可有效降低填充塑料的密度。上世紀八十年代流行一時的鈣塑天花板,就是在使用交聯劑的情況下,用AC發泡劑使片材成型后的密度僅0.2g/cm3左右。現在鈣塑天花板不流行了,但微孔泡沫鞋底(PE的或EVA的)還大量生產并廣泛應用著,連續發泡的PE泡沫片材也有很大的市場。

  3、微孔硅酸鈣的出現開辟了輕體填料降低填充塑料密度的新紀元:多年來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,但在實踐中其努力都被放棄了。主要問題是這兩種粉體本身的硬度高,對加工設備的磨損太嚴重,另一方面是二者都是大自然億萬年形成的產物,資源有限,硅藻土的純化也很復雜,價格不菲。

  近年來,以粉煤灰為基礎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,塑料加工行業可以接受,目前在塑料中的應用已取得階段性成果。這種自身輕質的填料將為塑料填充改性帶來一場革命化的變革,成為塑料改性歷史上的里程碑。

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