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纳米碳酸钙在塑料中的应用

2021-08-02 15:28

纳米碳酸钙是指粒径为1-100nm的功能性无机填料,广泛应用于橡胶、塑料、造纸、油墨、涂料、密封胶与胶粘剂、医药、牙膏、食品等领域。但不同应用对纳米碳酸钙的粒级、晶形、吸油值、分散性等要求亦有所不同。
 
1、纳米碳酸钙在塑料中的应用
 
在塑料的加工与生产中,普通碳酸钙产品只能作为一般的填料使用,而经过改性的纳米碳酸钙除了作为填充剂,还能起到活性剂和补强剂的作用,可以增加塑料制品体积,提升制品的硬度和强度,改善塑料加工性能,并增强塑料制品的耐热性、弯曲强度、弹性模量等各项性能指标。
 
纳米碳酸钙已广泛应用于PVC、PS、PP等各种塑料的加工中,其中以PVC的用量最为庞大,尤其是电线电缆、管材等制品,纳米碳酸钙对PVC塑料具有很好的补强增韧作用,其主要的纳米特性使加工后的PVC塑料具有很好的强度、阻隔性、阻燃性、热稳定性等力学性能。
 
塑料行业对纳米碳酸钙的技术要求主要有:
 
吸油值:塑料行业对纳米碳酸钙的吸油值要求一般都很低,因为纳米碳酸钙的粒径小,比表面积大,如果吸油值大则混炼时消耗的增塑剂就多,使体系粘度升高,不仅影响了加工性能,而且使生产成本上升。
 
晶形:以立方体、球形为主,这些晶形的产品表现出的流动阻力较小,易于生产加工,且不影响塑料制品的表面光泽度。
 
粒径:应用于塑料中的纳米碳酸钙粒径一般控制在100nm左右,粒径过大不能体现纳米碳酸钙的效果,且会影响制品的外观;粒径过小会导致表面能增加,颗粒团聚严重,很难在加工时完全分散,导致制品表面出现颗粒。
 
分散性:应选择高分散性的纳米碳酸钙,如果纳米碳酸钙团聚严重,则二次粒径会比一次粒径大得多,而塑料加工混炼剪切力不是太强,有些团聚严重的纳米碳酸钙不容易打散,在应用时会引起局部缺陷,导致产品质量出现问题。
 
水分:水分控制应不高于0.5%,若水分过高,会使塑料表面产生气泡或空鼓等现象。
 
pH值:纳米碳酸钙的pH值应控制在10以下,若PH值偏高,会影响制品的白度,表面光泽度,使外观变差,同时pH高还会使体系的粘度升高,影响加工过程。
 
在应用于塑料行业的各种非金属矿粉材料中,碳酸钙用量最大,约占到塑料添加剂总量的60~70%,但在高性能化应用研究中仍存在很多问题,特别是如何解决纳米碳酸钙的团聚,如何改进纳米碳酸钙分散效果,如何提升复合材料的粘结强度等方面尚未有效解决。

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