碳酸钙作为第一大无机粉体材料,在塑料中直接利用会造成尘土飞扬,严重破坏生产环境。同时,由于其为亲水性材料,直接加入亲油性树脂中分散性很不好,因此对于碳酸钙粉体而言,一般需要事先将其加工成母料提供给客户,这样可以解决生产环境和相容性问题。
碳酸钙填充母料具有填充改性、可改善塑料制品性能、降低产品的成本,提高生产效率,获得良好的经济效益。同时增强制品的刚性及增加制品的重量,减少制品收缩性及因收缩引起的变形。填充母料具有分散塑化性好,抗氧耐老化性强,填充量大等特点,增强被填充产品的硬度、刚性、抗压耐磨性和降低制品收缩性及因收缩引起的变形等,大大降低了企业生产成本,取得了一定的经济效益。
碳酸钙母料可在ABS、PP、PE、EVA、HIPS、PC 等塑胶中应用,可以用作注塑、吹瓶、塑料刀叉、快餐盒、管材、片材、中空板、电器外壳、打包带、编织袋、垃圾袋、购物袋、无纺布、彩条布、流延膜等。碳酸钙母料一般由载体树脂、碳酸钙粉体、分散剂、偶联剂、润滑剂、抗静电剂、抗氧剂等组成。
碳酸钙是母料的核心,它决定母料的基本性能。碳酸钙母料中碳酸钙粉体的含量,用双螺杆挤出机生产一般含量为80%左右,用连续密炼机生产一般含量为88%左右。
碳酸钙有很多品种,大类上可以分成重质碳酸钙和轻质碳酸钙,而重质碳酸钙又可以分成方解石碳酸钙、大理石碳酸钙和白云石碳酸钙,方解石碳酸钙又可以分成大方解石碳酸钙和小方解石碳酸钙。
具体设计配方时如何选择重质碳酸钙和轻质碳酸钙?
从吸油值上考虑:轻质碳酸钙的吸油值远远大于重质碳酸钙,如果配方含有液体助剂,应该选用重质碳酸钙。从性能上考虑:轻质碳酸钙对冲击强度改性有利,而重质碳酸钙对拉伸强度的贡献大。从价格上考虑:同等粒度的重质碳酸钙要比轻质碳酸钙便宜30%左右。从所填充的树脂上考虑:PVC制品中首选轻质碳酸钙,因为轻质碳酸钙的碱性更强,可以及时吸收分解的酸性物质HCl,提高PVC加工中的热稳定性。
如果确定选择重质碳酸钙,具体又该选择何种重质碳酸钙?根据改性性能需要选取不同品种的重质碳酸钙,具体见表1所示。
表1 四种不同的碳酸钙填充PP的性能对比
虽然碳酸钙的具体品种已经选定,但是同一种类的碳酸钙,不同产地的品质不同,用不同磨粉设备磨出来的碳酸钙粉末粒度分布不同、颗粒外观形状不同,因此改性效果也大不相同。
除了树脂和碳酸钙之外配方中必须要添加的助剂有铝酸酯偶联剂、聚合物蜡类分散剂、润滑剂等。一般无机粉体越细,上述其加入量相对增加,具体见表2所示。
表2 不同粒度碳酸钙母料配方