碳酸鈣的正面改性作用

　　一是節(jié)約石油資源

　　根據(jù)PE中碳酸鈣含量的30%計算，每年塑料包裝袋產(chǎn)量為300萬噸，石基樹脂可節(jié)約90萬噸，石油可少用270萬噸。

　　二是賦予環(huán)保性能

　　在焚燒塑料垃圾袋中加入碳酸鈣，可以提高燃燒速度，大大縮短焚燒時間。具體原因是塑料薄膜中的碳酸鈣在燃燒過程中會產(chǎn)生無數(shù)的微孔，增加了與氧氣接觸的可燃面積，提高了燃燒速度。例如，含有30%碳酸鈣的聚乙烯塑料薄膜的燃燒時間從純塑料薄膜的12秒減少到4秒。由于碳酸鈣的燈芯作用，填充碳酸鈣的塑料薄膜可以促進(jìn)更徹底的焚燒，減少黑煙的釋放。

　　碳酸鈣的一般改性作用

　　1提高復(fù)合材料的剛性

　　碳酸鈣可以提高復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、硬度和耐磨性。對于塑料薄膜來說，復(fù)合材料剛性的提高可以明顯增加薄膜的挺度，有利于薄膜的平整卷曲。

　　2提高復(fù)合材料的尺寸穩(wěn)定性

　　大小穩(wěn)定性的提高體現(xiàn)在降低收縮率、翹曲率、線性膨脹系數(shù)、蠕變、各向同性等方面。碳酸鈣填充可以顯著提高大小穩(wěn)定性。

　　3提高復(fù)合材料的耐熱性

　　由于碳酸鈣能吸收促進(jìn)分解的物質(zhì)，碳酸鈣能提高復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性。比如PBAT/碳酸鈣復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性明顯高于純PBAT。此外，特別是在PVC產(chǎn)品中加入輕質(zhì)碳酸鈣，可以吸收分解產(chǎn)生的氯化氫，大大提高PVC的加工熱穩(wěn)定性。

　　4改善薄膜的抗撕裂性能

　　普通塑料薄膜具有縱向強(qiáng)度高、橫向強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，特別是PBS、PLA、PHA類脂肪族聚酯薄膜更加明顯。添加碳酸鈣后，可使復(fù)合材料各向同性能提高，抗撕裂性能明顯提高。

　　3碳酸鈣的特殊改性性能

　　1對拉伸和沖擊性能的影響

　　并非所有的碳酸鈣都能提高塑料薄膜的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，并受到碳酸鈣粒度和表面處理的影響。

　　粒度的影響:碳酸鈣的粒度不同，對塑料的改性效果也不同，如表1所示。一般粒度在1000目以下，主要用于增量改性;粒度在1000~3000目，添加量在10%以下，有一定的改性效果;粒度在5000目以上，屬于功能性碳酸鈣，具有明顯的改性效果，能提高拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。納米碳酸鈣雖然粒度較細(xì)，但由于目前難以分散，只能達(dá)到與8000目碳酸鈣相同的改性效果。

　　由于碳酸鈣粒度變細(xì)，沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率增大，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量基本持平，但流動性下降。

　　表面處理的影響:如果表面處理良好，粒度合適的碳酸鈣可以提高復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。近年來，隨著有機(jī)/無機(jī)復(fù)合理論的不斷發(fā)展，CaCO3已經(jīng)從一種簡單的填充劑轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N新型的功能填充材料。例如，由碳酸鈣制成的均聚PP/CaCO3復(fù)合材料比基材塑料具有兩倍以上的沖擊強(qiáng)度。

　　2燃燒時的抑煙效果

　　CaCO3具有優(yōu)異的抑煙作用，其原理是它能與煙霧中的鹵化氫發(fā)生反應(yīng)(捕捉)，使其產(chǎn)生穩(wěn)定的CaCl2。所以在燃燒過程中產(chǎn)生鹵化氫的聚合物，如氯乙烯、氯磺化聚乙烯、氯丁橡膠等，都可以用CaCO3作為抑煙劑。CaCO3顆粒的粒徑大小成為抑煙效果的重要因素，因為燃燒反應(yīng)屬于固-氣非均相反應(yīng)，只能在固體顆粒表面進(jìn)行。只有小顆粒比表面積大得多，碳酸鈣粒度越細(xì)，抑煙效果越好。

　　3抗粘連劑

　　含碳酸鈣的吹塑筒狀膜具有良好的開口性能，卷曲時不會產(chǎn)生粘連，碳酸鈣具有開口劑的作用。

　　提高導(dǎo)熱率

　　碳酸鈣的加入提高了薄膜的導(dǎo)熱率，使吹塑薄膜的膜泡冷卻更快，提高了生產(chǎn)效率，增加了擠出機(jī)的產(chǎn)量。例如，在PVC片中加入25%的輕質(zhì)碳酸鈣，加熱到200℃只需3.5秒，而純PVC片需要10.8秒，導(dǎo)熱率增加3倍。

　　5提高流動性

　　碳酸鈣可以提高復(fù)合系統(tǒng)的流動性，降低熔體的粘度和擠出機(jī)的扭矩，增加擠出機(jī)的產(chǎn)量，提高生產(chǎn)效率。不同品種的碳酸鈣對流動性有不同的影響。具體復(fù)合材料的流動性順序大方。解石碳酸鈣>大理石碳酸鈣，白云石碳酸鈣>小方解石碳酸鈣>輕質(zhì)碳酸鈣。

　　6配色性能

　　替代一些白色顏料:高白度碳酸鈣可以替代鈦白粉等一些白色顏料，從而節(jié)約鈦白粉的高價含量。碳酸鈣之所以能成為白色顏料，主要是因為它有一定的遮蓋力。

　　7提高透氣性能

　　填充碳酸鈣的塑料薄膜在拉伸時會在薄膜中產(chǎn)生微小的孔隙，只能通過水蒸氣而不能通過液體水。因此，它們可以用來生產(chǎn)透氣塑料制品。比如典型的透氣膜是用銅填充大量碳酸鈣，拉伸薄膜制成的。一般只能選擇3000目的碳酸鈣用于生產(chǎn)透氣膜，粒徑分布要窄。

　　8提高產(chǎn)品降解性能

　　含碳酸鈣的聚乙烯塑料袋埋在地下后，碳酸鈣可能會與二氧化碳和水反應(yīng)產(chǎn)生可溶于水的Ca(HCO3)2離開薄膜，在薄膜上留下微孔，增加塑料薄膜與周圍空氣和微生物的接觸面積，從而促進(jìn)產(chǎn)品降解。

　　9起到成核的作用

　　納米CaCO3可誘導(dǎo)聚丙烯結(jié)晶成核，可增加聚丙烯結(jié)晶成核。β晶體含量提高了聚丙烯的沖擊韌性。

　　降低PA塑料的吸水性能

　　PA/碳酸鈣復(fù)合材料的吸水能力低于PA純樹脂，例如在PA6中填充25%的碳酸鈣，復(fù)合材料的吸水能力降低56%。

　　11改善表面性能

　　碳酸鈣能提高復(fù)合材料的表面張力，并具有優(yōu)異的吸附性能，從而提高復(fù)合材料的電鍍性能、涂層性能和印刷性能。