广西碳酸钙作为PVC中的填料,是所有填料中用量最大、使用最普遍的一种材料。
由于广西碳酸钙具有价格低廉,无毒,无刺激性,无气味,色白,折光率低,易于着色,柔软(莫氏硬度为3),原材料供应充足,是PVC次级稳定作用中的酸性接受体以及可以减少制品的收缩率的特点,因此对广西碳酸钙和广西碳酸钙填充PVC的研究很多。
广西碳酸钙的种类及概况
作为塑料中使用的广西碳酸钙,种类较多。从总体来讲,分轻质碳酸钙和重质碳酸钙;从表面活化剂来划分,有硬脂酸活化碳酸钙和钛酸酯偶联剂活化碳酸钙。
具体情况如下:
(1) 轻质碳酸钙(简称轻质钙)是将矿石焙烧成CaO,然后溶于水,生成Ca(OH)2,再通入CO2反应生成CaCO3,粒径为0.16~1.00Lm。
(2) 重质碳酸钙(简称重质钙)也称重晶石粉、双飞粉、三飞粉等,是直接将矿石破碎碾磨而成的,粒径为0.08~1.00Lm。
(3) 活化碳酸钙是将脂肪酸或偶联剂对碳酸钙进行表面包覆制成的。活化碳酸钙又有用硬脂酸处理的轻质钙或重质钙,一般称为活化钙;用硬脂酸处理的超细轻质钙,称为奥特钙或白艳华;用偶联剂(如钛酸酯类)进行表面包覆的碳酸钙,称为取代剂。
试验情况
2.1 PVC硬制品试验情况
为了研究不同类型的碳酸钙对PVC软硬制品的机械性能的影响,反复作了多次试验。现举如下几例以作说明。
将未活化的轻质钙和未活化的重质钙填充层压硬板作对比试验就见表1。
设备有捏合机(500L)、密炼机(50L)、开炼机(SK-550型,SK-560型各1台)及SY-3Y-1730型三辊压延机均由大连塑料机械厂制造,层压机(2500t),日本进口。
经过捏合、密炼、初塑、终塑,到压延出片,然后层压、锯边、取样测试,测试结果如图表2。
从上图表2的测试结果可知,使用同等的轻质钙和重质钙,其测试结果相差不大。
另外,为了研究碳酸钙用量对层压板机械性能的影响,将碳酸钙的量由3份增至6份,并且与钛酸酯偶联的碳酸钙(取代剂)和硬脂酸活化的超细钙(白艳华)作对比试验。配方中除碳酸钙的量由3份增加到6份外,其他成分不变。同等含量经不同处理的CaCO3对PVC制品机械性能的影响见下图表3。
从上图表3的测试结果可看出,使用同等量的钛酸酯偶联的广西碳酸钙和用硬脂酸活化的超细钙,其各方面的性能没有什么明显的区别,但与没有进行表面处理的轻质钙填充的制品相比,其机械性能明显要好,拉伸强度、弯曲强度、冲击强度都明显高于未活化的轻质钙。从用3份轻质钙填充的试样与用6份轻质钙填充的试样的测试结果可以看出,碳酸钙的加入使试样的机械性能呈下降趋势。
2.2 PVC软制品试
验情况除了PVC硬制品外,在PVC软制品压延薄膜中进行多次小型试验,现以下面的试验为例。所用设备为捏合机(10L)及XK-160A型两辊塑炼机。配方如下:PVC100份,三盐基硫酸铅4份,硬脂酸钡2份,硬脂酸015份,增塑剂40份,轻质钙、取代剂、活化重质钙及白艳华分别为10份。所配料经捏合8min之后,置两辊机塑炼,两辊机温度为170e,塑炼15min之后取样测试,结果见表4。
从表4的数据可以看出,凡是经过表面处理的广西碳酸钙,其各方面的性能均比未活化的轻质钙要强;用偶联剂处理的轻质碳酸钙和硬脂酸处理的超细钙,其性能相差不大,但都比用硬脂酸处理的重质碳酸钙略强。
结论
1、 轻质钙与重质钙对PVC制品中的影响区别不大。
2、 用钛酸酯偶联剂处理的轻质钙与用硬脂酸处理的超细钙,对PVC制品的影响相差不大。
3、 相对来讲,碳酸钙的颗粒越细,对制品的机械性能越有利。
4、经过表面处理的碳酸钙可以减少制品弯曲折迭时的白化现象,并能赋予制品较好的光泽及光滑的表面。
5、应用表面处理过的广西碳酸钙,其物料加工时的流动性明显好于未经表面处理的碳酸钙,而且吸油量也少。