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降本增效!碳酸钙改性及其在薄膜中的应用

   2024-04-25 碳酸钙研究院1660
核心提示:碳酸钙以其价格低廉、色泽洁白、综合性能良好而成为塑料薄膜中广泛使用的无机填料。

碳酸钙以其价格低廉、色泽洁白、综合性能良好而成为塑料薄膜中广泛使用的无机填料。将碳酸钙制成填充母料用于塑料薄膜生产,具有简化工艺过程、改善混炼效果、提高生产效率、减少粉尘飞扬等优势。

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一、碳酸钙作为塑料薄膜填料的特点
      作为高分子材料的填充物,碳酸钙可增加材料的尺寸稳定性、刚度、耐热性能,并降低成本。但同样会使其密度增加,若使用不当,会导致材料强度、抗冲击、韧性等力学性能和光泽度下降。碳酸钙粉体作为薄膜材料的填料,是亲水性无机化合物,其表面有亲水性的羟基,呈现较强的碱性。这种亲水疏油的性质使得碳酸钙与有机高聚物的亲和性差,容易团聚,在高聚物内部分散不均匀,造成两材料间界面缺陷,直接应用效果不好。随着填充量的增加,这些缺点更加明显,如过量填充甚至使制品无法使用,为此我们需要对碳酸钙进行改性处理。

二、碳酸钙对薄膜性能的影响
      (1)力学性能方面
采用超细重质碳酸钙对LLDPE/mPE进行改性。结果表明,添加5%碳酸钙使薄膜的落镖冲击强度提高13.2%,断裂伸长率提高约5%,拉伸强度也略有提高。
      (2)热性能方面
加入填充料后,由于碳酸钙的热稳定性好,可使制品的热膨胀系数、收缩率下降,制品的热稳定性随着填充料的增加而提高。 

(3)其他性能
采用碳酸钙、滑石粉等材料改性的聚乙烯(LDPE、LLDPE)防雾滴膜,碳酸钙改性聚乙烯膜的无滴持效期较长,与防雾滴剂预混合可提高膜的防雾滴性能。相对于空白膜而言,碳酸钙改性的聚乙烯膜阻隔红外线和紫外线的能力有了一定的提高。添加碳酸钙的薄膜还可促进薄膜降解,在环境保护方面可起到积极的作用。
此外,添加碳酸钙后还可提高聚乙烯膜的透湿保鲜性和透气性等。

三、碳酸钙在薄膜中的应用

很多高聚物都可制膜,膜的应用范围很广,主要用作包装材料、保护性的农膜、地膜等。

碳酸钙在聚乙烯膜中的应用

聚乙烯的成膜效果较好,不同的品种制成的膜性能不同,添加碳酸钙的聚乙烯膜在诸多方面性能都有所改善,例如可提高:薄膜的力学性能、制品的热稳定性、膜的防雾滴性能等,并可促进薄膜降解,在环境保护方面能起到积极的作用。此外,添加碳酸钙后可提高聚乙烯膜的透湿保鲜性和透气性等等。据悉,添加碳酸钙的聚乙烯膜是目前应用最广泛、用量最大的一种塑料包装薄膜,约占塑料包装薄膜耗用量的40%以上。

碳酸钙在聚丙烯膜中的应用

由聚丙烯材料制成的薄膜有良好性能,除了少量的聚丙烯膜采用吹塑法外,多数采用双向拉伸技术制得高度取向的膜。双向拉伸的聚丙烯薄膜以其无毒性,优良的机械强度,广泛应用于印刷、复合、胶黏带等方面。此外,碳酸钙也可用于热致相分离法制备的聚丙烯微孔膜中,由于聚丙烯本身具有优异的性能,因而采用它制备的微孔膜兼具功能膜的高效分离能力和塑料薄膜的优良力学性能,可广泛应用于工业、医药、能源、军事及日常生活中。

在聚氯乙烯及其相关品种膜中的应用

碳酸钙可以用于聚氯乙烯膜,当其用量在规定范围内增加时,可提高膜的拉伸强度和断裂伸长率。碳酸钙也可用于聚偏氯乙烯膜,碳酸钙的加入除了可以调节膜的阻隔性能之外,还可以改善聚偏氯乙烯的加工性能和薄膜的力学性能。碳酸钙还可用于聚偏氟乙烯膜,采用热致相分离法制备的聚偏氟乙烯膜,其孔隙率的大小可通过改变碳酸钙的含量和粒径改变,可以达到控制多孔膜形态和结构的目的。通过处理,在提高膜的孔隙率的同时还可以提高膜的水通量和截留率。

碳酸钙薄膜的制备

由于碳酸钙与高分子相容性差,如果直接添加,填料难以分散均匀,导致填充体系加工困难、制品性能差、填料用量受限制。为了解决这些问题,通常将碳酸钙进行表面处理。用硅烷、钛酸酯或者铝酸酯等偶联剂进行表面处理后的碳酸钙多以表面吸附、物理缠绕、范德华力等形式与基础树脂结合。相比于未经改性的碳酸钙,改性后的碳酸钙在树脂中,分散较均匀,膜性能较好。


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