1碳酸钙的种类
用作填料的碳酸钙主要有重质碳酸钙和轻质碳酸钙。重质碳酸钙(简称重质碳酸钙)是以白垩、方解石、石灰石等天然矿石为原料,经过破碎、研磨、超细粉碎而成,是钙制品的重要品种之一。主要用于造纸、塑料、油墨等行业。轻质碳酸钙的生产采用化学加工方法。矿石经过煅烧、分离、干燥、粉碎、筛分后得到的产品是轻质碳酸钙(简称轻质碳酸钙,也叫沉淀碳酸钙)。在轻钙的生产过程中,采用不同的结晶条件,可生产出不同晶体的产品,如纺锤形、立方体、针状、链状、球状等,主要用于橡胶、塑料、造纸、涂料等行业。无论是重钙还是轻钙,由于表面亲水疏油,在聚合物中分散性差,需要使用改性剂进行表面活化处理。经表面活化处理后的轻钙可广泛应用于薄膜工业,但轻钙所需的改性剂用量比相同目数的重钙大,因此生产成本较高。碳酸钙广泛用于薄膜。在聚合物中加入适量的碳酸钙不仅可以降低成本,还可以改善某些性能,提高其附加值。
碳酸钙在薄膜中的应用
许多聚合物可以用来制造薄膜,广泛用作包装材料、保护性农用薄膜、地膜等。
2.1在聚烯烃薄膜中的应用
聚烯烃主要是指聚乙烯和聚丙烯。聚乙烯是分子结构最简单、原料丰富、易于加工的树脂,主要包括低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯等。它是一种广泛使用的通用塑料。聚丙烯是常用的密度最低的树脂,原料丰富,综合性能好。改性品种多,是树脂发展最快的品种之一。
2.1.1在聚乙烯薄膜中的应用
聚乙烯成膜效果好,不同品种制成的薄膜性能不同。加入碳酸钙后,聚乙烯薄膜的性能得到了多方面的改善。
(1)机械性能
加入碳酸钙后,薄膜的机械性能得到改善。邵鹏超细重质碳酸钙改性LLDPE/mPE。结果表明,加入5%的碳酸钙后,薄膜的落镖冲击强度、断裂伸长率和拉伸强度分别提高了13.2%、5%和略高。
(2)热性能。
添加填料后,由于碳酸钙良好的热稳定性,制品的热胀冷缩系数降低,制品的热稳定性随着填料的增加而增加。
(3)其他属性
加入碳酸钙后,可以提高薄膜的防雾性能。路防雾膜是由聚乙烯(LDPE)经CaCO3、滑石粉等材料改性而成。研究了碳酸钙的添加方式、改性效果以及不同处理剂的影响。结果表明,CaCO3改性聚乙烯薄膜持续时间长,不滴落,与防雾剂预混可提高防雾性能。与空白膜相比,CaCO3改性聚乙烯膜阻隔红外线和紫外线的能力有所提高。添加碳酸钙的膜还能促进膜的降解,对环保起到积极作用。另外,碳酸钙的加入可以提高聚乙烯薄膜的透湿性、新鲜度和透气性。添加碳酸钙的聚乙烯薄膜是目前使用最广泛、用量最大的塑料包装薄膜。占塑料包装薄膜消费量的40%以上。
2.1.2在聚丙烯薄膜中的应用
由聚丙烯制成的薄膜具有良好的性能。除了少数聚丙烯薄膜采用吹塑成型外,大部分都是采用双向拉伸的高取向薄膜制成。例如聚丙烯、表面处理的碳酸钙、氧化钛等。用于制备双轴取向的多层聚丙烯薄膜。该膜具有优异的遮光性能、均匀且有光泽的表面和优异的低温热封性能。双向拉伸聚丙烯薄膜因其无毒和优异的机械强度,广泛应用于印刷、层压、胶带等领域。
此外,碳酸钙还可用于热致相分离法制备的聚丙烯微孔膜。罗本哲研究了庚二酸和纳米碳酸钙组成的复合成核剂对聚丙烯微孔膜结晶、熔融性能和微观结构的影响。结果表明,添加0.5%庚二酸和1%纳米碳酸钙制备的PP微孔膜球晶结构明显,膜孔径小且分布均匀。由于聚丙烯的优异性能,用聚丙烯制备的微孔膜既具有功能膜的高效分离能力,又具有塑料薄膜的优异机械性能,可广泛应用于工业、医药、能源、军事和日常生活中。
2.2在PVC和相关薄膜品种中的应用
碳酸钙可用于PVC薄膜。当其用量在规定范围内增加时,可提高薄膜的拉伸强度和断裂伸长率。原因是碳酸钙颗粒本身可以防止银纹的发展。碳酸钙也可以用于聚偏二氯乙烯薄膜。碳酸钙的加入不仅可以调节薄膜的阻隔性能,还可以改善聚偏氯乙烯薄膜的加工性能和力学性能。碳酸钙也可以用于聚偏氟乙烯膜。通过改变碳酸钙的含量和粒径,可以改变热致相分离法制备的聚偏氟乙烯膜的孔隙率,从而达到控制多孔膜形貌和结构的目的。通过处理,可以提高膜的孔隙率,也可以提高膜的水通量和截留率。
2.3在其他电影中的应用
2.3.1在天然乳胶膜中的应用
碳酸钙是橡胶的优良填料。活性碳酸钙填充橡胶可以起到一定的补强作用,减少生胶用量,降低成本。、邓、等。将乳胶级特种碳酸钙或改性纳米碳酸钙分别添加到天然胶乳中,制成薄膜。结果表明,两种碳酸钙在橡胶基体中分散均匀,添加碳酸钙的天然橡胶乳胶膜硬度略有增加,拉伸强度增加,耐热老化性能提高。
2.3.2在聚氨酯薄膜中的应用
碳酸钙可用于聚氨酯薄膜,古国华采用原位沉淀法制备了碳酸钙/聚氨酯复合膜。实验表明,制备的薄膜中碳酸钙颗粒大小均匀、分散良好,聚氨酯和碳酸钙能够有效复合,结合强度高,复合膜的硬度明显提高。
2.3.3在壳聚糖膜中的应用
碳酸钙/壳聚糖复合膜往往不直接添加到壳聚糖中作为填料,但壳聚糖/钙盐可以与碳酸盐相互作用,通过原位沉淀法得到高强度的碳酸钙/壳聚糖复合膜。实验表明,该方法制备的碳酸钙/壳聚糖膜具有较高的拉伸强度、良好的耐水性和热稳定性,在工业和医学领域具有潜在的应用价值。
一种碳酸钙薄膜的制备方法
3.1过滤方法
在膜的开发和应用中,无机粉体填料碳酸钙是高分子材料最有效、最常用的改性方法。由于碳酸钙与聚合物相容性差,如果直接添加,填料难以分散均匀,导致填充体系加工困难,产品性能差,填料用量有限。为了解决这些问题,通常对碳酸钙进行表面处理。具体来说,可以采用以下方法:
3.1.1填料表面改性
用硅烷、钛酸酯或铝酸酯偶联剂表面处理后,处理过的碳酸钙大多以表面吸附、物理缠绕和范德华力的形式与基础树脂结合。与未改性碳酸钙相比,改性碳酸钙在树脂中分散更均匀,涂膜性能更好。通常情况下,偶联剂对填料处理有很好的效果,但偶联剂价格昂贵,在使用上有一定的局限性。稀土元素也可用于表面处理。稀土元素独特的外层电子层结构决定了它们的化合物具有许多奇特的功能。例如,使用轻稀土元素和优选的有机配体合成无机粉末的多功能表面处理剂,并通过& ldquo一个核外壳& rdquo采用包覆技术制备的活化无机填料与基础树脂相容性优异,在树脂中的分散性明显提高,但成本也较高。
包装表面涂层
用表面活性剂和低分子蜡包覆碳酸钙表面,用这种方法处理填料。虽然价格便宜,但是填料的冲击强度和断裂伸长率会下降,所以有一定的局限性。
3.2原位沉淀膜的制备
该方法不是直接在聚合物材料中加入碳酸钙,而是在成膜前加入钙离子和碳酸根离子或二氧化碳,原位生成的碳酸钙颗粒沉积在聚合物表面。通过观察原位沉积法制备的复合膜横截面,发现碳酸钙和聚合物不是以简单的物理方式共混,而是化学吸附络合,这也解决了碳酸钙和聚合物的相容性问题。所得膜质地均匀,性能良好。这种方法比较新颖,有很大的发展潜力,但目前还没有广泛应用。
4展望
(1)碳酸钙广泛用于膜。如何增加碳酸钙的用量,可以进一步降低成本,提高膜的综合性能。
(2)进一步研究碳酸钙能否应用于其他膜材料。
(3)碳酸钙薄膜的制备方法主要有填充碳酸钙法和原位沉淀法,这两种方法各有优点。碳酸钙填充法应用广泛,但仍需提高性能,降低成本。原位沉淀法制备的膜性能良好,但目前应用不广泛,有待进一步发展。
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