無機材料在塑料中應(yīng)用是一門年輕的跨學(xué)科技術(shù),很多人并不了解這個技術(shù),無機粉體資源豐富、價格低廉、性能優(yōu)異,在塑料制品中已得到了廣泛應(yīng)用,已成為重要的填充、改性、增強材料。利用碳酸鈣粉體來改進塑料,你有沒有聽說過呢?小編聽說過,今天就來分享給大家。
普通碳酸鈣300~600元/t,而烯烴樹脂價格在9000~15000元/t,聚氯乙烯價格在7000~8500元/t,樹脂比鈣粉的價格高出20~30倍,改性母料的價格也只有樹脂的1/5~1/3。如果在塑料制品中添加 5%~30%的母料,扣除密度因素,每噸塑料制品還可降低成本幾百元到數(shù)千元,企業(yè)生產(chǎn)效益非常明顯。
重質(zhì)碳酸鈣是把天然礦石用機械磨碎得到的粉體。重質(zhì)碳酸鈣的密度2.7g/cm3。輕質(zhì)碳酸鈣是通過化學(xué)反應(yīng)得到的沉淀碳酸鈣。輕質(zhì)碳酸鈣的密度約為1.2~1.9g/cm3。
一、碳酸鈣的優(yōu)勢
碳酸鈣作為無機填料在塑料中使用具有以下優(yōu)勢:資源豐富、價格低廉;無毒、無味、無刺激性;色白,易著色,對其它顏色干擾;硬度低,對加工設(shè)備及模具的磨損輕;化學(xué)穩(wěn)定性好,和大多數(shù)基體塑料不發(fā)生化學(xué)反應(yīng);熱穩(wěn)定性好,熱分解溫度在800℃以上。易干燥,無結(jié)構(gòu)水。經(jīng)表面活化改性后,與塑料有較好的相容性和熔融流動性,還可改善塑料制品的物理性能。
二、改善塑料的環(huán)境友好性
碳酸鈣等無機粉體材料在制造環(huán)境友好塑料材料方面已發(fā)揮了重要作用。碳酸鈣有利于塑料材料的降解,聚乙烯薄膜中有碳酸鈣粉末時,由于在填埋后碳酸鈣有可能與CO2和H2O反應(yīng),生成溶于水的Ca (HCO3)2而離開薄膜。留下的微孔,將增大聚乙烯塑料接觸周圍空氣和微生物的面積,從而有利于進一步降解。
填加碳酸鈣有利于聚乙烯的焚燒,對于無回收利用價值或回收利用再生的代價太大不宜再回收時,填埋又要占據(jù)大量土地,焚燒仍然是可選的處理方法。多數(shù)城市固體廢棄物的外包裝 (垃圾袋) 能否安全燃燒并燃燒完全,是焚燒技術(shù)的關(guān)鍵之一,無機粉體的加入能夠使得這一問題得到很大的改善。
三、碳酸鈣填充改性輕量化技術(shù)
(1)凡是成型加工中有拉伸過程的,其填充塑料的密度都低于同樣成份的注塑成型塑料:聚丙烯(PP)扁絲經(jīng)過將近六倍的單向拉伸,碳酸鈣粉體顆粒分散在PP大分子經(jīng)拉抻后形成的空隙中,因此高倍的單向拉伸制品,其增重問題不明顯,在扁絲仍能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的情況下,同樣重量的物料,其扁絲的長度沒有明顯變化。 吹塑成型的塑料薄膜在加工時受到的是雙向拉伸,即橫向(徑向)和縱向,其拉伸比因原料的不同而有所不同,但一般都在2~3倍范圍。因此和添加同樣數(shù)量的粉體的注塑成型塑料材料相比,吹塑薄膜的密度就小得多。例如注塑成型的含重質(zhì)碳酸鈣(1250目)30%的PE塑料材料密度達到1.3g/cm3以上,而吹塑成型的填充PE薄膜的密度只有1.10g/cm3左右。 (2)在交聯(lián)劑存在的情況下使用發(fā)泡劑形成微孔結(jié)構(gòu),可有效降低填充塑料的密度。上世紀(jì)八十年代流行一時的鈣塑天花板,就是在使用交聯(lián)劑的情況下,用AC發(fā)泡劑使片材成型后的密度僅0.2g/cm3左右,F(xiàn)在鈣塑天花板不流行了,但微孔泡沫鞋底(PE的或EVA的)還大量生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用著,連續(xù)發(fā)泡的PE泡沫片材也有很大的市場。 (3)微孔硅酸鈣的出現(xiàn)開辟了輕體填料降低填充塑料密度的新紀(jì)元:多年來人們始終不放棄尋找一種本身密度小的填料,希望以此打開填充塑料密度下降的缺口。硅藻土和沸石都是曾被寄予希望的粉體,但在實踐中其努力都被放棄了。主要問題是這兩種粉體本身的硬度高,對加工設(shè)備的磨損太嚴(yán)重,另一方面是二者都是大自然億萬年形成的產(chǎn)物,資源有限,硅藻土的純化也很復(fù)雜,價格不菲。 近年來,以粉煤灰為基礎(chǔ)原料人工合成出微孔硅酸鈣,從原料上看是取之不竭,從成本上看,塑料加工行業(yè)可以接受,目前在塑料中的應(yīng)用已取得階段性成果。這種自身輕質(zhì)的填料將為塑料填充改性帶來一場革命化的變革,成為塑料改性歷史上的里程碑。