碳酸钙的正面改性作用

　　碳酸钙的正面改性作用

　　一是节约石油资源

　　根据PE中碳酸钙含量的30%计算，每年塑料包装袋产量为300万吨，石基树脂可节约90万吨，石油可少用270万吨。

　　二是赋予环保性能

　　在焚烧塑料垃圾袋中加入碳酸钙，可以提高燃烧速度，大大缩短焚烧时间。具体原因是塑料薄膜中的碳酸钙在燃烧过程中会产生无数的微孔，增加了与氧气接触的可燃面积，提高了燃烧速度。例如，含有30%碳酸钙的聚乙烯塑料薄膜的燃烧时间从纯塑料薄膜的12秒减少到4秒。由于碳酸钙的灯芯作用，填充碳酸钙的塑料薄膜可以促进更彻底的焚烧，减少黑烟的释放。

　　碳酸钙的一般改性作用

　　1提高复合材料的刚性

　　碳酸钙可以提高复合材料的弯曲强度、弯曲模量、硬度和耐磨性。对于塑料薄膜来说，复合材料刚性的提高可以明显增加薄膜的挺度，有利于薄膜的平整卷曲。

　　2提高复合材料的尺寸稳定性

　　大小稳定性的提高体现在降低收缩率、翘曲率、线性膨胀系数、蠕变、各向同性等方面。碳酸钙填充可以显著提高大小稳定性。

　　3提高复合材料的耐热性

　　由于碳酸钙能吸收促进分解的物质，碳酸钙能提高复合材料的热稳定性。比如PBAT/碳酸钙复合材料的热稳定性明显高于纯PBAT。此外，特别是在PVC产品中加入轻质碳酸钙，可以吸收分解产生的氯化氢，大大提高PVC的加工热稳定性。

　　4改善薄膜的抗撕裂性能

　　普通塑料薄膜具有纵向强度高、横向强度低的缺点，特别是PBS、PLA、PHA类脂肪族聚酯薄膜更加明显。添加碳酸钙后，可使复合材料各向同性能提高，抗撕裂性能明显提高。

　　3碳酸钙的特殊改性性能

　　1对拉伸和冲击性能的影响

　　并非所有的碳酸钙都能提高塑料薄膜的拉伸强度和冲击强度，并受到碳酸钙粒度和表面处理的影响。

　　粒度的影响:碳酸钙的粒度不同，对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，属于功能性碳酸钙，具有明显的改性效果，能提高拉伸强度和冲击强度。纳米碳酸钙虽然粒度较细，但由于目前难以分散，只能达到与8000目碳酸钙相同的改性效果。

　　由于碳酸钙粒度变细，冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率增大，弯曲强度和弯曲模量基本持平，但流动性下降。

　　表面处理的影响:如果表面处理良好，粒度合适的碳酸钙可以提高复合材料的拉伸强度和冲击强度。近年来，随着有机/无机复合理论的不断发展，CaCO3已经从一种简单的填充剂转变为一种新型的功能填充材料。例如，由碳酸钙制成的均聚PP/CaCO3复合材料比基材塑料具有两倍以上的冲击强度。

　　2燃烧时的抑烟效果

　　CaCO3具有优异的抑烟作用，其原理是它能与烟雾中的卤化氢发生反应(捕捉)，使其产生稳定的CaCl2。所以在燃烧过程中产生卤化氢的聚合物，如氯乙烯、氯磺化聚乙烯、氯丁橡胶等，都可以用CaCO3作为抑烟剂。CaCO3颗粒的粒径大小成为抑烟效果的重要因素，因为燃烧反应属于固-气非均相反应，只能在固体颗粒表面进行。只有小颗粒比表面积大得多，碳酸钙粒度越细，抑烟效果越好。

　　3抗粘连剂

　　含碳酸钙的吹塑筒状膜具有良好的开口性能，卷曲时不会产生粘连，碳酸钙具有开口剂的作用。

　　提高导热率

　　碳酸钙的加入提高了薄膜的导热率，使吹塑薄膜的膜泡冷却更快，提高了生产效率，增加了挤出机的产量。例如，在PVC片中加入25%的轻质碳酸钙，加热到200℃只需3.5秒，而纯PVC片需要10.8秒，导热率增加3倍。

　　5提高流动性

　　碳酸钙可以提高复合系统的流动性，降低熔体的粘度和挤出机的扭矩，增加挤出机的产量，提高生产效率。不同品种的碳酸钙对流动性有不同的影响。具体复合材料的流动性顺序大方。解石碳酸钙>大理石碳酸钙，白云石碳酸钙>小方解石碳酸钙>轻质碳酸钙。

　　6配色性能

　　替代一些白色颜料:高白度碳酸钙可以替代钛白粉等一些白色颜料，从而节约钛白粉的高价含量。碳酸钙之所以能成为白色颜料，主要是因为它有一定的遮盖力。

　　7提高透气性能

　　填充碳酸钙的塑料薄膜在拉伸时会在薄膜中产生微小的孔隙，只能通过水蒸气而不能通过液体水。因此，它们可以用来生产透气塑料制品。比如典型的透气膜是用铜填充大量碳酸钙，拉伸薄膜制成的。一般只能选择3000目的碳酸钙用于生产透气膜，粒径分布要窄。

　　8提高产品降解性能

　　含碳酸钙的聚乙烯塑料袋埋在地下后，碳酸钙可能会与二氧化碳和水反应产生可溶于水的Ca(HCO3)2离开薄膜，在薄膜上留下微孔，增加塑料薄膜与周围空气和微生物的接触面积，从而促进产品降解。

　　9起到成核的作用

　　纳米CaCO3可诱导聚丙烯结晶成核，可增加聚丙烯结晶成核。β晶体含量提高了聚丙烯的冲击韧性。

　　降低PA塑料的吸水性能

　　PA/碳酸钙复合材料的吸水能力低于PA纯树脂，例如在PA6中填充25%的碳酸钙，复合材料的吸水能力降低56%。

　　11改善表面性能

　　碳酸钙能提高复合材料的表面张力，并具有优异的吸附性能，从而提高复合材料的电镀性能、涂层性能和印刷性能。