作为PVC中的填料,碳酸钙是所有填料中使用最广泛的材料。碳酸钙因其价格低廉、无毒、无刺激、无味、颜色洁白、折光率低、原料供应充足,可降低制品的收缩率,在PVC制品中得到了广泛的应用。
1导言
随着国家经济建设的快速发展和综合国力的提高,PVC压延制品在我国已经先于空发展起来,几乎应用于各个领域。塑料薄膜、灯箱广告膜、充气玩具膜、防渗土工膜、储粮膜、包装膜、盐膜、工业膜、台布膜、地板革、人造革、坑布革、防水卷材等。都能看到PVC压延的影子;也广泛应用于水库、渠道、水库、公路、铁路、机场、水上游乐设施及各种地下、水下工程等环保工程,以及垃圾填埋场、污水处理厂,并不断向大型化、大型化发展。PVC压延制品已成为现代国民经济建设的重要材料。
作为PVC中的填料,碳酸钙是所有填料中使用最广泛的材料。碳酸钙因其价格低廉、无毒、无刺激、无味、颜色洁白、折光率低、原料供应充足,可降低制品的收缩率,在PVC制品中得到了广泛的应用。
湿磨超细重质碳酸钙因其粒度细、粒度分布窄、比表面积大、产品稳定等优点,在PVC制品中得到了广泛的应用。本文选用广元化工生产的湿磨超细重质碳酸钙CC-6000目应用于PVC压延薄膜,并与干磨超细重质碳酸钙进行了对比。比较了产品的拉伸强度、光泽度、比重等一系列指标,为PVC压延企业选用碳酸钙提供了数据支持。
2实验部分
2.1原材料和配方
聚氯乙烯(PVC),牌号SG5,甘肃尹达化工有限公司;超细CaCO3,江西广源化工有限公司,型号分别为CC-1250、CC-2500、CC-6000;DOP,可商购;环氧大豆油,可商购;复合稳定剂,HL-45,石家庄聚源丰化工有限公司;复合抗氧化剂,自制,北京易易化工有限公司,GY-168,GY-1010。
表1制备压延薄膜的实验配方
树脂/克 | DOP/ g | 环氧大豆油/克 | 复合稳定剂/克 | 复合抗氧化剂/克 | 碳酸钙/克 | 一个100 | 40 | - | 2.5 | 0.5 | 8-13 | 2100 | 45 | 五 | 三 | 0.5 | 100-150 |
注:配方1为低填充配方,配方2为高填充配方。
2.2主要仪器设备
工厂:东莞厚街颜楷机械设备厂KY-3203;压片机:KY-3201-A,东莞厚街颜楷机械设备厂;激光粒度分析仪:3000E型,英国马尔文公司;万能力学性能试验机:CMT-6104,迈斯特工业系统(中国)有限公司;电子比重计:DH-300,北京亿特诺电子技术有限公司;光电雾度计:WGW型,上海山科仪器厂。
2.3实验方法
按配方称取原料,充分混合,然后在双辊开炼机中混合成膜。混合温度为170℃,混合时间为10分钟。称取一定质量的混合物料,在小型压片机上于160℃压制3min,制成片剂和薄膜;压制好的片材用自动取样器切割后,测试抗拉强度、光泽度和比重,称取0.5g混合料压成膜,测试透光率。
2.4性能测试
粒度分布:CaCO3的粒度分布通过激光粒度分布仪测量。抗拉强度试验:按GB/T1040-1992进行。比重测试:用电子比重计测试比重。比表面积:BET多点测试
3结果和讨论
3.1超细碳酸钙的性能
超细碳酸钙的性能
d50(& mu;m) | d90(& mu;m) | 比表面积(平方米/克) | 吸油量(毫升/100克) | CC-12503.49 | 8.96 | 2.49 | 22 | CC-25002.03 | 5.42 | 5.38 | 26 | CC-60000.98 | 2.04 | 9.30 | 32 |
从表2的结果可以看出,三种超细碳酸钙CC-1250最粗,CC-6000最细。同时,CC-6000产品2 & mum含量达到90%,比表面积达到9.3m2/g,大于干法生产的CC-1250和CC-2500。应用于轧制产品时,比表面积越大,产品比重越低,下游产品生产成本越低。
3.2不同细度碳酸钙对PVC压延薄膜性能的影响
为了考察不同细度的碳酸钙对PVC压延薄膜性能的影响,我们选取了上述三种碳酸钙进行了两组实验。配方1#为低填充配方,添加量为8 phr。配方2#为高填充配方,添加量为100份。表3显示了制备的PVC压延膜的性能指标:
表3不同细度碳酸钙对PVC压延薄膜性能的影响
注释 | 拉伸强度/兆帕 | 比重/克/立方厘米 | CC-1250-1#89.87 | 21.8807 | 1.3383 | CC-2500-1#95.77 | 21.9033 | 1.3377 | CC-6000-1#98.90 | 22.0747 | 1.3148 | CC-1250-2#55.23 | 11.9310 | 1.6921 | CC-2500-2#58.46 | 11.6441 | 1.6495 | CC-6000-2#72.42 | 13.6263 | 1.6093 |
从表3的结果可以看出,当填充量为8 phr时,随着碳酸钙细度变细,PVC压延膜的光泽度更高,拉伸强度的变化更小,产品比重略有下降。主要原因是湿磨超细碳酸钙比表面积大,粒径小,单位质量颗粒越多,能提供的折射率越多,光泽度越高。单位质量粉末的比表面积越大,可以获得的PVC压延膜面积越大,相应的比重越低。当填料含量为100份时,随着填料含量的增加,细度变细,光泽度增加,拉伸强度逐渐增大,比重减小,高填料含量的变化趋势比低填料含量更明显。
3.3不同碳酸钙添加量对PVC压延制品性能的影响
为了进一步考察湿法研磨超细碳酸钙对PVC压延薄膜性能的影响,在添加8份和100份CC-1250的基础上,对比添加8-13份CC-6000和100-150份CC-6000,以拉伸强度和比重为检验指标,在此基础上验证其性能随CC-6000的增加而变化。表4和表5显示了不同添加剂的性能指标:
表4不同添加量的湿超细碳酸钙对低填充量PVC压延薄膜性能的影响
拉伸强度/兆帕 | 比重/克/立方厘米 | CC-1250-8零件21.8807 | 1.3383 | CC-6000-8零件22.0747 | 1.3148 | CC-6000-9零件22.1826 | 1.3244 | CC-6000-10零件22.0321 | 1.3304 | CC-6000-11零件21.9031 | 1.3381 | CC-6000-12零件20.2203 | 1.3415 | CC-6000-13零件20.3225 | 1.3455 |
从表4的结果可以看出,随着CC-6000的增加,其抗拉强度逐渐降低,比重逐渐增加。当CC-6000的用量为11份时,其拉伸强度和比重数据与CC-1250和8份相当。也就是说,在性能相同的情况下,CC-6000的添加量可以从8份提高到11份,可以达到和CC-1250一样的效果。
表5不同湿超细碳酸钙添加量对高填充量PVC压延薄膜性能的影响
拉伸强度/兆帕 | 比重/克/立方厘米 | CC-1250-100零件11.9310 | 1.6921 | CC-6000-100零件13.6263 | 1.6093 | CC-6000-110零件13.0889 | 1.6453 | CC-6000-120零件13.0773 | 1.6842 | CC-6000-130零件13.0661 | 1.7475 | CC-6000-140零件12.4106 | 1.7621 | CC-6000-150零件11.0256 | 1.8021 |
从表5的结果可以看出,随着CC-6000的增加,其抗拉强度逐渐降低,比重逐渐增加。当CC-6000的用量为140份时,其拉伸强度甚至大于100份CC-1250的拉伸强度。当加入量为120份时,其比重相当于100份CC-1250的比重。在高填充量的情况下,由于碳酸钙颗粒的细化和比表面积的增加,当其均匀分散在PVC基体中时,与PVC基体的接触面积变大,受到外力冲击时,会产生更多的微裂纹和塑性变形,吸收更多的能量,从而其拉伸强度增加。也就是说,当用CC-6000代替原配方中的CC-1250时,在比重略有下降的情况下,添加量可以从100份增加到120份,拉伸强度会有所提高。
4结论
(1)湿磨超细碳酸钙CC-6000比干磨CC-1250和CC-2500粒径小,比表面积大。
(2)使用低填充量和高填充量的配方,用CC-6000制成的压延膜的光泽度和拉伸强度高于相同填充量的CC-1250和CC-2500;低于重要。
(3)采用低填充量配方,添加11份CC-6000的制品抗拉强度和比重相当于添加8份CC-1250的制品。
(4)使用高填充量的配方,120份CC-6000的比重略低于100份CC-1250,抗拉强度更高。