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碳酸鈣在PVC硬質發泡板材中的應用

出處:www.cndiscuss.com   瀏覽量:-  發布:2018-02-02

一、PVC樹脂的優勢

PVC是目前中國最具有資源優勢的一個塑料品種,產能達到2326萬噸,消費量只有1638萬噸,屬于產能嚴重過剩塑料品種,利用空間很大。

金沙app下载PVC是目前唯一非石油原料的塑料品種,也是唯一采用無機材料合成的有機聚合物,電石法PVC采用鹽礦電解產生氯氣、采用石灰石經電石產生乙炔,最后合成氯乙烯單體合成聚氯乙烯樹脂。排除生產過程的碳排放,單純的PVC樹脂具有明顯的低碳排放效應。

PVC還有容易改性和成本低的優勢,尤其是可以添加大量的無機粉體碳酸鈣。以前我們都是隨意選取一個碳酸鈣品種就添加,但是不同的碳酸鈣品種、不同的碳酸鈣粒度核分布、不同的碳酸鈣表面處理程度都很大影響PVC制品的性能,如何選擇好正確的碳酸鈣即降低PVC制品的成本、又可以改性PVC制品的性能,就是今天要研究的內容。

二、碳酸鈣的優勢

依碳酸鈣的來源不同,可將碳酸鈣分為重質碳酸鈣輕質碳酸鈣和生物碳酸鈣三大類。

金沙app下载重質碳酸鈣用天然方解石、大理石、白云石、石灰石等原礦經過選礦、清洗、破碎、研磨或再研磨、表面處理等工序而制成。

金沙app下载輕質碳酸鈣是用化學加工方法制得的。它以石灰石為原料經煅燒、消化、碳化等化學過程制成,優點為組成比較均一、雜質含量低、堆積密度小、粒度比較細(2500目左右)、粒徑分布均勻性高。輕質碳酸鈣的又稱為沉淀碳酸鈣、沉降碳酸鈣、膠質碳酸鈣、活性碳酸鈣,因其堆積密度明顯低于重質碳酸鈣而得名,但制成塑料填充復合制品的密度不一定低。

生物碳酸鈣由蛋殼、珊瑚、貝殼、珍珠層等未經燒結的生物原料經清洗、粉碎、過篩而成,主要包括貝殼殼粉和牡蠣殼粉兩類,碳酸鈣含量97%左右,其余為有機質,并以氨基酸為主。與礦物碳酸鈣相比,其優點為資源可以循環再生,生物生存過程吸收二氧化碳,并將二氧化碳固化,因此具有低碳性能。

金沙app下载碳酸鈣具有價格低廉、來源廣泛、成份穩定、無毒無味、色澤白、易著色、硬度低、易干燥、易細化、易分散、易表面處理、不磨損設備、化學穩定性高等優點,目前已經成為用量最大、用途最廣的第一大類無機填料。我國的碳酸鈣分布很廣泛,很多地區如遼寧海城、四川雅安、廣西河池和賀州、湖北恩施、安徽池州等都盛產優質碳酸鈣,國外如越南、印度、土耳其的碳酸鈣也都很好。

2016年中國塑料行業用碳酸鈣為800萬噸左右,其中輕質碳酸鈣占到30%左右。這些碳酸鈣可以代替800萬噸樹脂,代替1500萬噸石油,具有十分顯著的低碳環保價值。

金沙app下载碳酸鈣看起來很簡單,其實應用起來有很多訣竅,而且研究得越透徹,做出來的制品性價比越好,可以為企業創造出更高的經濟效益。

金沙app下载三、碳酸鈣在PVC發泡板材中應用

金沙app下载對于PVC發泡板材而言,碳酸鈣填充是否影響發泡性能發揮十分復雜,主要取決于碳酸鈣的尺寸、添加量、分散性和含水量,如果碳酸鈣的這些因素使用得當就可以促進發泡,反之會嚴重影響發泡。

金沙app下载碳酸鈣可以正面促進發泡的原因兩個:一是碳酸鈣可以作為成核劑,吸附發泡氣體形成氣泡核,控制泡孔的數量,使PVC泡孔更細;二是碳酸鈣可以改善PVC的熔體性能,自身剛性比較大的碳酸鈣可以減緩熔體變形和移動能力,從而可以抑制泡孔過快膨脹,控制泡孔尺寸更細。但是并不是所有的碳酸鈣都可以促進PVC發泡,碳酸鈣必須如下得當的條件才能促進發泡。碳酸鈣如何選擇和處理才算得當?具體要看碳酸鈣的下列因素如何控制?

1、碳酸鈣特性的選擇

金沙app下载碳酸鈣的尺寸 碳酸鈣粒徑大小與發泡劑匹配時就可以起到成核劑的作用,對于發泡會起到正面作用,具體合適的尺寸為小于5μm、大于不團聚的尺寸1.5μm。如果無機粉體的粒度大于10μm,或者太細導致自身團聚起不導成核劑作用,對于發泡就有一定負面影響。本人建議選擇3000目(4μm)碳酸鈣,這個尺寸既可以保證尺寸不大于5μm、又可以保證不團聚。

金沙app下载碳酸鈣加入量 適宜的碳酸鈣加入量可以促進發泡質量,一般建議最佳填充量為10%-20%。碳酸鈣加入量太低,熔體中形成不了足夠的的成核點,造成發泡倍率偏低;碳酸鈣加入量太高,是可以形成很多成核點,但是填充過大熔體強大太低,導致過多破泡,也同樣降低發泡倍率。

碳酸鈣分散性 如果無機粉體在樹脂中分散很均勻,就可以保證沒有團聚現象出現,保證碳酸鈣尺寸在5μm尺寸就可以稱為成核劑,就不影響發泡成型。保證碳酸鈣分散性的方法為碳酸鈣表面處理,如果無機粉體表面處理的徹底,完全改變了原來的親水性為親油性,就可以不影響發泡成型。具體表面處理方式可以采用雙親處理方式,即用鋁酸酯偶聯劑/多元醇表面活性劑雙重處理,或者選擇鋁鈦酸酯偶聯劑處理。保證碳酸鈣分散性的辦法一個是尺寸合適,另一個就是表面偶聯劑包覆處理。如果碳酸鈣表面包覆處理的不徹底,就會造成分散不均勻,導致細粉體團聚成較大的顆粒,由于碳酸鈣的導熱系數遠遠大于樹脂,從而在熔體中開始吸收熱量形成局部過熱點,降低了過熱點附近熔體的強度。發泡劑過早分解,導致制品還未到達冷卻區域提前發泡,造成制品表面未結皮或者結皮不良。

碳酸鈣含水量 如果無機粉體的含水量小于0.5%,填充基本不影響發泡成型。

金沙app下载結論:選擇3000目左右的碳酸鈣,加入量控制在10%-20%,保證在PVC中分散均勻,就算碳酸鈣使用得當,就可以促進PVC發泡質量提高。

2、碳酸鈣品種的選擇

碳酸鈣的特性要求已經選擇好,面對眾多碳酸鈣品種如何選擇?在上述各類碳酸鈣品種中,PVC傾向于選擇輕質碳酸鈣,具體的原因如下。

金沙app下载協助穩定:輕質碳酸鈣的PH值高為9-10,而重質碳酸鈣的PH值為8-9,因此輕質碳酸鈣的堿性更強,可以大量吸收PVC分解產生的HCL,輔助熱穩定劑起到熱穩定作用。

粒度優勢:輕質碳酸鈣的自身粒度比較細,一般輕松可以達到2500目作用,這類粒度正是PVC需要的,可以滿足PVC管材和型材的性能需要。而重質碳酸鈣只是最近10年才可以達到這個粒度,因為使用習慣在逐漸選擇重質碳酸鈣。

消除色光:PVC制品一般含有黃色色光,而輕質碳碳酸鈣含有藍色色光,加入正好可以消除黃色色光。

改善韌性:輕質碳酸鈣對PVC制品的沖擊強度改性有利,而重質碳酸鈣對拉伸強度的貢獻突出。

金沙app下载但是目前因為重質碳酸鈣的粒度已經可以達到納米級別,PVC選擇重質碳酸鈣和輕質碳酸鈣都可以,考慮到兩種碳酸鈣在改性貢獻的測重點不同,往往選擇兩種復合使用最好,一般選擇大方解石重質碳酸鈣/輕質碳酸鈣3/1比例,可以兼顧PVC的拉伸強度和沖擊強度。

對于重質碳酸鈣和輕質碳酸鈣金沙app下载而言,在配方設計上稍有不同。對與選用輕質碳酸鈣的PVC配方:輕質碳酸鈣可以促進PVC的熱穩定性,因此配方可以相應減少穩定劑含量;輕質碳酸鈣對沖擊強度有利,可以相應減少增韌劑用量;輕質碳酸鈣的吸油值比較高,需要相應增加小分子助劑如偶聯劑、潤滑劑、分散劑的用量。對于選擇重質碳酸鈣的配方,正好相反。


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