高填充料造粒機(jī),碳酸鈣造粒機(jī)(圖示)

碳酸鈣的活化機(jī)理

能對(duì)碳酸鈣進(jìn)行表面改性的物質(zhì)很多,但以往的研究大多集中在用有機(jī)酸對(duì)碳酸鈣進(jìn)行表面改性,并制成相應(yīng)的活性碳酸鈣商品.由于有機(jī)酸在碳酸鈣表面上的作用主要是物理吸附過(guò)程,在與樹(shù)脂的混合過(guò)程中,在碳酸鈣與樹(shù)脂界面間提供潤(rùn)滑作用,所以用有機(jī)酸改性,可以改變物料的流變性能和加工性能,對(duì)制品的物理性能幾乎沒(méi)有改進(jìn).近年來(lái),經(jīng)深入研究表明,用偶聯(lián)劑對(duì)碳酸鈣進(jìn)行改性時(shí),偶聯(lián)劑分子的親無(wú)機(jī)端和親有機(jī)端分別能與碳酸鈣的表面和有機(jī)樹(shù)脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng),同時(shí)與有機(jī)樹(shù)脂產(chǎn)生纏結(jié)作用,在交聯(lián)劑存在下,也能出現(xiàn)交聯(lián)現(xiàn)象.這一作用不僅改變了碳酸鈣的表面極性,也增大了碳酸鈣與有機(jī)樹(shù)脂的界面粘合力,所以用偶聯(lián)劑改性,不僅可以改善碳酸鈣填充制品加工性能,同時(shí)也可改善制品的物理機(jī)械性能.

對(duì)碳酸鈣進(jìn)行表面改性較為有效的是鈦酸酯偶聯(lián)劑和鋁酸酯偶聯(lián)劑.但用鈦酸酯偶聯(lián)劑處理過(guò)的碳酸鈣在某些聚合物中使用時(shí)會(huì)由于氧化而變色,處理過(guò)的碳酸鈣在存放期間或在填充制品的加工過(guò)程中,鈦酸酯分子的親有機(jī)端易發(fā)生水解或醇解,同時(shí)鈦酸酯的熱分解溫度也較鋁酸酯偏低,因此選用鋁酸酯偶聯(lián)劑處理碳酸鈣較為理想.用鋁酸酯偶聯(lián)劑活化碳酸鈣的機(jī)理如下:鋁酸酯偶聯(lián)劑的分子系屬兩親結(jié)構(gòu),一端為親無(wú)機(jī)基團(tuán),一端為親有機(jī)基團(tuán).偶聯(lián)劑作用于碳酸鈣表面時(shí),由于碳酸鈣顆粒表面的鈣離子及碳酸根離子與大氣中水分子接觸,并發(fā)生水解,產(chǎn)生具有堿性的、疏油的羥基表面.

CaCO3 + H2O = Ca (OH) 2 + CO2 ↑             

碳酸鈣的表面羥基可與鋁酸酯偶聯(lián)劑的親無(wú)機(jī)端發(fā)生化學(xué)結(jié)合,產(chǎn)生表面改性的碳酸鈣粒子.這些表面改性的碳酸鈣粒子與樹(shù)脂共混,偶聯(lián)劑分子的親有機(jī)端可與樹(shù)脂的分子發(fā)生纏結(jié)作用.由于偶聯(lián)劑的作用,使碳酸鈣具有活化機(jī)能,提高了與有機(jī)樹(shù)脂的親和力,達(dá)到對(duì)樹(shù)脂的改性及增強(qiáng)效果.

 

 

碳酸鈣特性和塑料對(duì)碳酸鈣的基本要求

       碳酸鈣的特性      碳酸鈣在塑料中大量使用,得到塑料行業(yè)高度重視不是偶然的,相比起其它非金屬礦物粉體材料,碳酸鈣具有明顯的優(yōu)勢(shì).      1)價(jià)格便宜 無(wú)論是重鈣還是輕鈣在各種非礦粉體材料是價(jià)格最低的,也就是說(shuō)任何一種非礦粉體材料僅僅試圖替代碳酸鈣作為塑料填充料使用,而不是突顯這種粉體材料本身的特點(diǎn),那是沒(méi)有意義的.      2)色澤好,易著色 且可以做淺色塑料制品.不足之處是著色的塑料制品色澤不夠鮮艷,在多數(shù)情況下還是可以接受的.

       3)硬度低 其莫氏硬度為3,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于制造加工機(jī)械設(shè)備與模具所用鋼材(如氮化鋼、高速鋼)的硬度,因此填充塑料對(duì)所接觸的設(shè)備部件(螺桿、螺筒等)和模具的磨損較輕.       4)熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性良好       在碳酸鈣的熱分解溫度在800℃以上,在所有的塑料加工溫度下(300℃以下)都不會(huì)發(fā)生熱分解.      碳酸鈣是強(qiáng)堿弱酸鹽,除遇酸性介質(zhì)外,其化學(xué)穩(wěn)定性良好.

      5)易干燥,無(wú)結(jié)晶水,吸附的水分通過(guò)加熱容易除去.

      6)無(wú)毒、無(wú)刺激性、無(wú)味,特別是我國(guó)的方解石、大理石、石灰石資源豐富,可選擇余地大,絕大多數(shù)資源品質(zhì)優(yōu)良,特別是重金屬含量極低,達(dá)到國(guó)家衛(wèi)生級(jí)要求.

      碳酸鈣對(duì)填充塑料性能的影響      1)對(duì)密度的影響      重鈣和輕鈣在真實(shí)密度上區(qū)別不明顯,前者為~/cm3,后者為~ g/cm3,它們的主要區(qū)別主是要堆積密度差別顯著,工業(yè)上用沉降體積來(lái)區(qū)分重鈣和輕鈣,即在無(wú)水乙醇中/g以上為輕鈣,而重鈣在~/g.

     堆積密度不同主要由于碳酸鈣粉體顆粒的晶形不同,輕鈣粒子為紡錘形(棗核形),具有一定的長(zhǎng)徑比,而重鈣多呈破碎后的塊狀.這種顆粒形狀的差異導(dǎo)致在基體塑料中,碳酸鈣粒子是以大大小小凝聚體形式像海島一樣存在的,它們所占據(jù)的空間大小也不相同.從宏觀上看,填料的添加量相同時(shí),不同的填料,重鈣或是輕鈣,甚至目數(shù)不同的重鈣,都會(huì)造成塑料制品長(zhǎng)度、面積或制品個(gè)數(shù)的不同.表3列出輕鈣或不同目數(shù)的重鈣填充PVC芯層發(fā)泡管材的密度變化情況.

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