碳酸鈣是一種資源豐富的無機材料,碳酸鈣的微觀結(jié)構(gòu)一般呈四方體、六方體或不規(guī)則的方形結(jié)晶顆粒狀、具有流動性好、白度高、價格低廉、資源豐富等特點,已在填充改性塑料中得到廣泛應(yīng)用。
重鈣在填充母料中占據(jù)絕對份數(shù),有的高達85%。在塑料制品中,無機粉體的數(shù)量根據(jù)產(chǎn)品性能要求,在幾份或數(shù)十份之間,但碳酸鈣的性能指標對塑料制品的影響極為重要。
(1)碳酸鈣鈣含量對塑料改性母料的影響
鈣含量是碳酸鈣的重要質(zhì)量技術(shù)指標。改性母料對碳酸鈣鈣含量要求較高,一般在98%以上。鈣含量越高,碳酸鈣的加工性能越穩(wěn)定。當鈣含量較低時,就會增加重金屬和其他非金屬雜質(zhì)含量,不但影響碳酸鈣的使用,還會影響加工工藝,波及產(chǎn)品質(zhì)量或?qū)庸ぴO(shè)備造成危害等。
(2)碳酸鈣的白度對塑料改性母料的影響
碳酸鈣的白度直接影響改性母料的白度及著色性,改性母料對碳酸鈣的白度要求非常嚴格,十幾年前生產(chǎn)廠家對400目的碳酸鈣的白度要求一般在92-93%,隨著改性母料的用途越來越廣泛,對碳酸鈣的白度要求越來越高。目前,400目的碳酸鈣白度要求95%以上,有的礦石加工的碳酸鈣白度可達到97%左右。
(3)碳酸鈣的水分對塑料改性母料的影響
碳酸鈣的原材料——天然大理石、方解石等,一般不含結(jié)構(gòu)水。在加工成超細粉體后,在加工、儲運過程中極易受潮吸收水分,碳酸鈣中有時會含有微量的易揮發(fā)物,這些物質(zhì)如果含量過高后,會對改性母料和塑料制品造成影響。
水分及易揮發(fā)物含量在碳酸鈣中一般應(yīng)控制在0.3%左右,聚烯烴填充母料QB1126-1991國家行業(yè)標準規(guī)定含水量在0.5%以下。但在實際應(yīng)用時,產(chǎn)品中水分含量≥0.3%時,就易影響產(chǎn)品質(zhì)量,是產(chǎn)品表面粗糙,產(chǎn)生氣泡、燒焦、分解等現(xiàn)象。所以控制好水分含量對改性母料的質(zhì)量非常重要,常用的辦法是采用高速混合機加熱干燥處理消除水分。在碳酸鈣高含量填充改性母料生產(chǎn)中,有條件的盡量避免采用水槽浸潤拉條切粒和水環(huán)造粒等工藝,采用履帶傳動網(wǎng)式干法切粒工藝和磨面熱切造粒工藝,可在提高生產(chǎn)產(chǎn)量的前提下,最大限度的減少改性母料的水分及易揮發(fā)物的含量。
(4)碳酸鈣粒度分布對塑料改性母料的影響
碳酸鈣的粒度分布是改性母料的重要質(zhì)量控制指標。在實際應(yīng)用中,碳酸鈣等粒狀材料的粒度分布范圍有較大波動,粒度分布范圍越窄,材料的性能越穩(wěn)定,粒度分布范圍越寬,材料的性能越差。例如,1250目的碳酸鈣,粒徑應(yīng)該10μm左右,如果粒徑分布在5-38μm,雖然理論計算平均粒徑可以接近10μm,但由于粒徑小,比表面積大,易凝聚成團;因而粒徑大會造成制品表面粗糙等現(xiàn)象,所以它的加工性能、力學(xué)性能等都會受到影響。
(5)碳酸鈣的顆粒形狀對塑料改性母料的影響
碳酸鈣的顆粒形狀根據(jù)礦物結(jié)構(gòu)不同,分為多方體、扁平體、多棱體、長方體、長棒體、其他不規(guī)則體等顆粒形狀。
碳酸鈣的顆粒形狀對改性母料的加工工藝、產(chǎn)品質(zhì)量、熔體流動性、力學(xué)性能都有較大影響。多方體、多棱體、長方體形狀的碳酸鈣在改性母料加工中熔融流動性好,易于偶聯(lián)劑包覆交聯(lián),加工設(shè)備磨損相對較小,缺點是改性母料應(yīng)用于塑料制品后,易影響塑料制品的力學(xué)性能(如拉伸強度、彎曲模量等)。
扁平狀和長棒狀的碳酸鈣粒子比表面積相對較大,在改性母料中偶聯(lián)劑、增塑劑等助劑用量需適當增加。否則,易造成包覆不均勻,熔融流動性差,主機功率增大,機頭阻力增加、還會產(chǎn)生過熱分解等現(xiàn)象。但這類形狀的物料對塑料制品的物理性能有益,可提高拉伸強度、彎曲強度、降低塑料制品的收縮率等。
(6)碳酸鈣的其他組分對塑料改性母料的影響
碳酸鈣中化學(xué)組分及金屬雜質(zhì)及其他組分含量對碳酸鈣的質(zhì)量也有一定的影響,在塑料改性母料及塑料制品中應(yīng)用都將產(chǎn)生一定的影響。
二氧化硅(SiO2)它的比表面積小,流動性好。但SiO2的硬度高(莫氏硬度7),對設(shè)備磨損嚴重,特別是在包覆不均勻或增塑劑用量小時,顯得尤為突出。填充改性母料如果用于聚丙烯扁絲生產(chǎn)加工中,對高速分切刀具易產(chǎn)生碰撞而經(jīng)常損壞刀刃,影響生產(chǎn)加工。
三氧化二鐵(Fe2O3)在碳酸鈣中含量雖然很少,鐵與化學(xué)助劑混合加工時易發(fā)生化學(xué)變化,Fe2O3受熱后易分解變黃,影響改性母料的白度及外觀,所以Fe2O3在改性母料中是不可忽視的物質(zhì)。
在碳酸鈣中SiO2、Fe2O3的含量越低,對改性母料的質(zhì)量影響越小。