跟著教授級(jí)高工一起學(xué)習(xí)碳酸鈣
跟著教授級(jí)高工一起學(xué)習(xí)碳酸鈣
文章作者教授級(jí)高工——徐同考，艾邦高分子整理編輯
無機(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，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。本文將由中國(guó)塑料加工工業(yè)協(xié)會(huì)專家徐同考為大家?guī)黻P(guān)于碳酸鈣知識(shí)的講解。
一、碳酸鈣的簡(jiǎn)介
碳酸鈣白色固體狀，無味、無臭。有無定型和結(jié)晶型兩種形態(tài)。結(jié)晶型中又可分為斜方晶系和六方晶系，呈柱狀或菱形。相對(duì)密度2.71。825～896.6℃分解，在約825℃時(shí)分解為氧化鈣和二氧化碳。熔點(diǎn)1339℃，10.7MPa下熔點(diǎn)為1289℃。難溶于水和醇。溶于稀酸，同時(shí)放出二氧化碳，呈放熱反應(yīng)。也溶于氯化銨溶液。幾乎不溶于水。碳酸鈣一般分為：重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣。
注：常常粉體的堆積密度與真實(shí)密度具有較大差異
1.碳酸鈣的分類
碳酸鈣主要可以分為兩類:重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣。
表1 碳酸鈣的基本屬性
類型 |
密度 |
獲得方式 |
重質(zhì)碳酸鈣 |
2.7g/cm3 |
天然礦石用機(jī)械磨碎得到的粉體 |
輕質(zhì)碳酸鈣 |
1.2-1.9g/cm3 |
化學(xué)反應(yīng)得到的沉淀碳酸鈣 |
2.碳酸鈣的特點(diǎn)
碳酸鈣作為無機(jī)填料在塑料應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)
①資源豐富、價(jià)格低廉。
②無毒、無味、無刺激性。
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。
碳酸鈣在塑料應(yīng)用中的不足之處
①當(dāng)CaCO3受到酸的侵蝕后，則放出CO2，并形成可溶性鹽類。
②在樹脂中填充純CaCO3，可促使樹脂脆化、降解。特別是大顆粒CaCO3尤為突顯，一般需經(jīng)過偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑表面活化改性處理，可明顯改善應(yīng)用效果。
③由于CaCO3呈方晶型顆粒狀物，與其他片狀、棒狀、針狀等無機(jī)粉體相比，增強(qiáng)作用較小，但流動(dòng)性較好。
④當(dāng)填充量達(dá)到一定值時(shí)，塑料制品的硬度、彎曲模量、阻燃性會(huì)有所下降。
二、改性碳酸鈣
因?yàn)樘妓徕}有著上述的一些不足，所以通常情況下會(huì)對(duì)其進(jìn)行一些表面改性，如濕法超細(xì)碳酸鈣、納米碳酸鈣來提高碳酸鈣的應(yīng)用范圍。
1.改性碳酸鈣的分類
A、濕法超細(xì)碳酸鈣
濕法超細(xì)改性鈣是目前發(fā)展較快的產(chǎn)品之一。國(guó)內(nèi)外將方解石類粉碎到一定細(xì)度后，再在水溶液中加入少量分散劑、表面改性劑進(jìn)行濕法研磨、脫水、干燥、粉碎而成為粒徑更細(xì)、分布更均勻、表面改性活化的粉體。我們將此產(chǎn)品在PVC、PP、PE、PA等樹脂材料中應(yīng)用，塑料產(chǎn)品外觀平滑光亮，添加量提高5%~10%。
B、納米碳酸鈣
納米材料作為一種高科技的新材料，它已成為信息技術(shù)、生物技術(shù)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等多種領(lǐng)域產(chǎn)生重大變革的重要物質(zhì)。 納米是長(zhǎng)度單位，原稱“毫微米”，用“nm”表示，即1nm等于10億分之一米。
納米粒子則是指平均粒徑小于100nm的粒子。由于納米粒子尺寸大于原子簇而小于通常的微粉，處在原子簇和宏觀物體的過渡區(qū)域，因而在表面特性、磁性、催化性、光的吸收、熱阻和熔點(diǎn)等方面與常規(guī)材料相比較顯示出特異的性能。特性：補(bǔ)強(qiáng)性、透明性、分散性、觸變性、流平性、抗菌性
2.改性碳酸鈣的應(yīng)用
（1）編織類產(chǎn)品
碳酸鈣填充改性母料已廣泛用于編織袋、編織布、編織網(wǎng)、遮陽網(wǎng)及圓絲、扁絲、無紡布類的產(chǎn)品，添加量一般為5%～20%，有的高達(dá)30%～40%。具有改善塑料制品的印刷性、手感性、降低收縮率、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)，成為這類產(chǎn)品不可或缺的填充改性材料。
（2）薄膜
農(nóng)地膜、內(nèi)襯膜、包裝膜等薄膜類產(chǎn)品使用的填充改性母料對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和添加量要求較高，一般要選擇1250目以上CaCO3，粒徑越細(xì)，透光效果影響越小，物理性能越好，粒度分布窄，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。（注：加入適量CaCO3有利于廢棄薄膜自然降解。）
（3）購(gòu)物袋
購(gòu)物袋已成為人們?nèi)粘Ｉ钪休^為方便的日用品。國(guó)內(nèi)外大量使用的購(gòu)物袋需要添加一定量的碳酸鈣，有的高達(dá)30%以上，有利于塑料包裝制品的降解和回收處理，得到了社會(huì)各界的高度關(guān)注和重視。
（4）日用品
生產(chǎn)一次性臺(tái)布、襯墊、雨披、口罩、衛(wèi)生服、包裝膜、衛(wèi)生巾的流延膜近幾年得到大量應(yīng)用。該類產(chǎn)品一般加入20%～40%的超微細(xì)重鈣母料，最高可達(dá)50%左右，母料中重鈣粒度小、分布窄、衛(wèi)生指標(biāo)高，在降低產(chǎn)品成本的同時(shí)，要達(dá)到提高吸濕性和優(yōu)異的外觀、手感等要求。
（5）注塑制品
注塑制品用途廣泛、品種繁多，由于注塑工藝是在短時(shí)間內(nèi)（幾秒或幾十秒）物料在熔融狀態(tài)和高溫、高壓生產(chǎn)工藝下，注射到模具型腔內(nèi)并急驟冷卻凝聚，并達(dá)到塑料制品的形狀要求、體積外觀、產(chǎn)品用途、性能指標(biāo)等條件。添加碳酸鈣后，可明顯降低制品的收縮率，改善印刷性，提高外觀效果和手感性。
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