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重鈣,輕鈣和納米鈣在塑料行業中的應用淺析
2014年12月23日 發布 分類:粉體應用技術 點擊量:7089
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   談到碳酸鈣粉體的應用,相信所有人都會想到塑料行業。中國是塑料生產大國和消費大國,根據國家統計局數據顯示,2014年1-9月我國7230個的塑料制品企業總產量達5339.38萬噸,同比2013年1-9月增長了7.77%,不久的將來,中國將超過美國成為世界第一生產及消費大國。 我國又是石油資源困乏的國家,一半以上依賴進口。我們要把碳酸鈣等非金屬礦粉體材料的應用和循環經濟的理念聯系起來,使用蘊藏量大且價格相對低廉的非礦粉體材料替代以石油或煤為基礎原料的合成樹脂,制造出滿足使用要求的填充改性高分子材料其意義之重大不言而喻。


       重鈣,輕鈣和納米鈣在塑料行業的應用淺析


       1、重鈣、輕鈣的應用


      重鈣和輕鈣雖然在堆積密度上有區別,但它們的粉體顆粒本身的密度是相差不大的。如果顆粒完全被分散開來,那么它們對填充塑料材料密度的影響就無明顯差別;但是它們在塑料中的存在狀態有多個顆粒團聚在一起,它們與塑料基體的大分子之間存在空隙,這些情況導致了重鈣與輕鈣性能不盡相同。嚴格來說,不能說輕鈣“輕”,而重鈣“重”。例如在編織袋扁絲加入20%的重鈣并未影響到每噸物料的總長度,就是因為在單向拉伸(拉伸比達6倍)的過程中,80%的聚丙烯如同100%的聚丙烯一樣被拉伸到同樣的長度,其區別就在于聚丙烯大分子之間的距離被拉大了,而重鈣顆粒就分布在聚丙烯大分子之間的空隙中,從而大大減小了對塑料材料密度的影響。因此在單向拉伸塑料制品中不必從密度的角度考慮是用輕鈣還是重鈣。輕鈣早于重鈣用于橡膠材料及制品,后又移植到塑料材料中,而重鈣是上世紀八十年代才開始被大量使用的。人造革、管材、型材等制品中已慣用輕鈣,在使用價格相對低廉的重鈣代替輕鈣的過程中發現效果并不理想,無論從材料性能上,外觀手感上,還是從面積、長度的單位價上都不合算,至今仍然以使用輕鈣為主,而在塑編制品、管材、注塑或中空制品中,普遍使用重鈣。


 

顆粒形貌

填充材料加工流動性

填充塑料制品性能

制品外觀光澤度

填充塑料色相穩定性

重鈣

多種形態不規則顆粒

良好

一般

一般

不穩定

輕鈣

棗核狀

一般

良好

良好

穩定

重鈣、輕鈣常見性能對比

      2、納米碳酸鈣應用現狀


      納米技術和納米塑料是近年的熱點領域。聲稱是納米材料的研究成果及產品遍地開花。從學術的角度看,納米僅僅是一個長度的度量單位,具有納米尺度的(通常公認三維方向至少有一個方向的長度小于100nm)顆粒能否均勻地、互不粘連地分散在塑料基體中,是判斷能否稱之為納米塑料的關鍵。因為只有當納米尺度的顆粒像液體中的均勻懸浮顆粒那樣分布在塑料材料中,納米技術的小尺寸效應、大比表面效應和量子化效應才能真正體現出來,從而帶來材料性能質的飛躍,而不是僅僅得到一些提高和改善。


      不可否認納米碳酸鈣在生產過程中某一時刻,其粒子大小確實處于十幾到幾十nm的范疇,但在隨后的脫水、干燥過程中,這些原生粒子又團聚起來,作為商品到我們用戶手里實際上是這些團聚體。利用現有粉體表面處理設備、處理劑以及后續的混煉設備都不可能將團聚體打散,從而不可能得到真正的納米碳酸鈣改性的納米塑料。


      近年來,圍繞著塑料用納米碳酸鈣及其在基體中分散問題有大量的研究成果。例如四川大學將濕法研磨、高速(4000轉/分)混合、超聲波振蕩、震動磨等方法和設備引入納米碳酸鈣的處理過程。某些企業研制成功新型解聚劑,將處于高速運動狀態的納米碳酸鈣團聚顆粒解聚瞬間加以表面包覆,都有助于部分團聚在一起的納米碳酸鈣以納米尺度分散在基體塑料中,而且填充塑料的性能比傳統辦法處理的碳酸鈣都有明顯提高。

(粉體圈  作者:梧桐)

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