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      不同碳酸鈣對PVC制品機械性能的影響

      摘要:介紹了不同類型的碳酸鈣填充PVC制品(分硬制品和軟制品),對制品機械性能的影響,為塑料加工行業提供了使用不同類型碳酸鈣的依據。結果表明,經過表面處理的碳酸鈣提高了PVC制品的機械性能。

      碳酸鈣作為PVC中的填料,是所有填料中用量最大、使用最普遍的一種材料。由于碳酸鈣具有價格低廉,無毒,無刺激性,無氣味,色白,折光率低,易于著色,柔軟(莫氏硬度為3),原材料供應充足,PVC次級穩定作用中的酸性接受體以及可以減少制品的收縮率的特點,因此對碳酸鈣和碳酸鈣填充PVC的研究很多。

      1、 碳酸鈣的種類及概況

      作為塑料中使用的碳酸鈣,種類較多。從總體來講,分輕質碳酸鈣和重質碳酸鈣;從表面活化劑來劃分,有硬脂酸活化碳酸鈣和鈦酸酯偶聯劑活化碳酸鈣。具體情況如下:

      (1) 輕質碳酸鈣(簡稱輕質鈣)是將礦石焙燒成CaO,然后溶于水,生成Ca(OH)2,再通入CO2反應生成CaCO3,粒徑為0.16~1.00Lm。

      (2) 重質碳酸鈣(簡稱重質鈣)也稱重晶石粉、雙飛粉、三飛粉等,是直接將礦石破碎碾磨而成的。粒徑為0.08~1.00Lm。

      (3) 活化碳酸鈣是將脂肪酸或偶聯劑對碳酸鈣進行表面包覆制成的;罨妓徕}又有用硬脂酸處理的輕質鈣或重質鈣,一般稱為活化鈣;用硬脂酸處理的超細輕質鈣,稱為奧特鈣或白艷華;用偶聯劑(如鈦酸酯類)進行表面包覆的碳酸鈣,稱為取代劑。

      2 、試驗情況

      2.1 PVC硬制品試驗情況

      為了研究不同類型的碳酸鈣對PVC軟硬制品的機械性能的影響,反復作了多次試驗,F舉如下幾例以作說明。

      將未活化的輕質鈣和未活化的重質鈣填充層壓硬板作對比試驗,配方見表1。

       

      設備有捏合機(500L)、密煉機(50L)、開煉機(SK-550,SK-560型各1)SY-3Y-1730型三輥壓延機均由大連塑料機械廠制造,層壓機(2500t),日本進口。

       

      經過捏合、密煉、初塑、終塑,到壓延出片,然后層壓、鋸邊、取樣測試,測試結果見表2。

      從表2的測試結果可知,使用同等的輕質鈣和重質鈣,其測試結果相差不大。

       

      另外,為了研究碳酸鈣用量對層壓板機械性能的影響,將碳酸鈣的量由3份增至6,并且與鈦酸酯偶聯的碳酸鈣(取代劑)和硬脂酸活化的超細鈣(白艷華)作對比試驗。配方中除碳酸鈣的量由3份增加到6份外,其他成分不變。同等含量經不同處理的CaCO3PVC制品機械性能的影響見表3。

      從表3的測試結果可看出,使用同等量的鈦酸酯偶聯的碳酸鈣和用硬脂酸活化的超細鈣,其各方面的性能沒有什么明顯的區別,但與沒有進行表面處理的輕質鈣填充的制品相比,其機械性能明顯要好,拉伸強度、彎曲強度、沖擊強度都明顯高于未活化的輕質鈣。從用3份輕質鈣填充的試樣與用6份輕質鈣填充的試樣的測試結果可以看出,碳酸鈣的加入使試樣的機械性能呈下降趨勢。

       

      2.2 PVC軟制品試驗情況除了PVC硬制品外,PVC軟制品壓延薄膜中進行多次小型試驗,現以下面的試驗為例。所用設備為捏合機(10L)XK-160A型兩輥塑煉機。配方如下:PVC100,三鹽基硫酸鉛4,硬脂酸鋇2,硬脂酸015,增塑劑40,輕質鈣、取代劑、活化重質鈣及白艷華分別為10份。所配料經捏合8min之后,置兩輥機塑煉,兩輥機溫度為170e,塑煉15min之后取樣測試,結果見表4。

       從表4的數據可以看出,凡是經過表面處理的碳酸鈣,其各方面的性能均比未活化的輕質鈣要強;用偶聯劑處理的輕質碳酸鈣和硬脂酸處理的超細鈣,其性能相差不大,但都比用硬脂酸處理的重質碳酸鈣略強。

      結論

       

      1. 輕質鈣與重質鈣對PVC制品中的影響區別不大。

      2.  用鈦酸酯偶聯劑處理的輕質鈣與用硬脂酸處理的超細鈣,PVC制品的影響相差不大。

      3.  相對來講,碳酸鈣的顆粒越細,對制品的機械性能越有利。

      4.  經過表面處理的碳酸鈣可以減少制品彎曲折迭時的白化現象,并能賦予制品較好的光澤及光滑的表面。

      5.  應用表面處理過的碳酸鈣,其物料加工時的流動性明顯好于未經表面處理的碳酸鈣,而且吸油量也少。


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