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碳酸钙的性能指标对改性塑料母料的影响
2014年11月20日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:3363
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      重质碳酸钙粉广泛应用于塑料改性母料中,其本身的性能指标对改性母料的影响也较大,笔者从以下6个方面来详细其分析碳酸钙的性能指标对改性塑料母料的影响


      (1) 碳酸钙的钙含量对塑料改性母料的影响


      钙含量是碳酸钙的重要质量技术指标。改性母料对碳酸钙的钙含量要求较高,一般在98%以上。钙含量越高,碳酸钙的粉体加工性能越稳定。当钙含量较低时,就会增加重 金属和其他非金属等杂质含量,不但影响碳酸钙的使用,还会影响加工工艺,波及产品 质量或对加工设备造成危害等。


      (2) 碳酸钙的白度对塑料改性母料的影响


      碳酸钙的白度直接影响改性母料的白度及着色性。改性母料对碳酸钙的白度要求非常严格,十几年前生产厂家对400目的碳酸钙的白度要求一般在92%~93%,随着改性母料的用途越来越广泛,对碳酸钙的白度要求越来越高。目前,400目的碳酸钙白度 要求要达到95%以上,有的矿石加工的碳酸钙白度可达到97%左右。有些改性母料生 产厂家为了使产品白度提高,常常添加荧光增白剂,达到增加白度的效果。但是由于荧 光增白剂的化学组分在高温、高剪切下易发生分解反应,如果荧光增白剂的品种选择不 当或添加份数过量,不但使产品分解发黄,还会出现不分散或凝聚结团现象。荧光增白 剂对涉及卫生安全、接触人体的塑料制品,会产生一定的刺激性,不宜使用。


      色相也是碳酸钙非常重要的技术指标,温度和色相的决定因素是矿石的结构和来 源。这些因素将直接影响塑料制品的着色性,影响塑料制品颜色、光泽度等。所以,碳 酸钙的白度和色相是不可忽视的重要技术指标。


      (3) 碳酸钙的水分含量对塑料改性母料的影响


      碳酸钙的原材料——天然大理石、方解石等,一般不含结构水。在加工成超细粉体后,在加工、储运过程中容易受潮吸湿水分。碳酸钙中有时会含有微量的易挥发物,这 些物质如果含量过高时,会对改性母料和塑料制品造成影响。


      水分及易挥发物含量在碳酸钙中一般应控制在0.3%左右,聚烯烃填充母料 QB 1126—1991国家行业标准规定含水量在0.5%以下。但在实际应用时,产品中水分 含量≥0.3%时,就易影响产品质量,使产品表面粗糙,产生气泡、烧焦、分解等现象。 所以控制好水分含量对改性母料的质量非常重要,常用的办法是采用高速混合机加热干 燥处理来消除水分。在碳酸钙高含量填充改性母料生产中,有条件的尽量避免采用水槽 浸润拉条切粒和水环造粒等工艺,采用履带传动网式干法切粒工艺和磨面热切造粒工 艺,可在提高生产产量的前提下,最大限度的减少改性母料的水分及易挥发物的含量, 能够保证改性母料的产品质量。


       (4) 碳酸钙的粒度分布对塑料改性母料的影响


      碳酸钙的粒度分布是改性母料的重要质量控制指标。无机矿物粉体的粒度分析常用较为简单的筛分方法,筛分方法中常用的规格用 “目” 表示。所谓目数即是每一英寸 筛网上所具有的筛孔个数。但比较准确科学的粒度分析方法,是采用测量粒径的实际尺 寸,用微米 (μm) 表示。


      筛分法是一种最传统的粒度分析方法,即将分散性较好的超细粉体用一定目数的筛子过筛,筛下通过与过筛粉体的重量比即为过筛率。常用的标准筛最细的有500目 (相当于25μm左右),新的电沉积筛网可筛分小到5μm (2500目) 的粉体,但筛分时 间长,易发生堵塞。对于小于10μm (1250目) 的超细粉体,采用筛分的方法,难以用于粒度分析和检测。


      在实际应用中,碳酸钙等粒状材料的粒度分 布范围有较大波动,粒度分布范围越窄,材料的性能越稳定,粒度分布范围越宽,材料 的性能越差。例如,1250目的碳酸钙,粒径应在10μm左右,如果粒度分布在5μm~ 38μm,虽然理论计算平均粒径可以接近10μm,但由于粒径小,比表面积大,易凝聚成 团; 而粒径大会造成制品表面粗糙等现象,所以它的加工性能、力学性能等都会受到影响。


      (5) 碳酸钙的颗粒形状对塑料改性母料的影响


      碳酸钙的颗粒形状根据矿物结构不同,分为多方体、扁平体、多棱体、长方体、长 棒体、其他不规则体等颗粒形状。


      碳酸钙的颗粒形状对改性母料的加工工艺、产品质量、熔体流动性、力学性能都有较大影响。多方体、多棱体、长方体形状的碳酸钙在改性母料加工中熔融流动性好,易 与偶联剂包覆交联,加工设备磨损相对较小,缺点是改性母料应用于塑料制品后,易影 响塑料制品的力学性能 (如拉伸强度、弯曲模量等)。


      扁平状和长棒状的碳酸钙粒子比表面积相对较大,在改性母料中偶联剂、增塑剂等 助剂用量需适当增加。否则,易造成包覆不均匀、熔融流动性差、主机功率增大、机头 阻力增加、还会产生过热分解等现象。但这类形状的物料对塑料制品的物理性能有益, 可提高拉伸强度、弯曲强度、降低塑料制品的收缩率等。


      (6) 碳酸钙的其他组分对塑料改性母料的影响


      碳酸钙中化学组分及金属杂质及其他组分含量对碳酸钙的质量也有一定的影响,在塑 料改性母料及塑料制品中应用都将产生一定的影响


      碳酸钙各物质组分随产地的不同、矿石的不同,易产生差异。碳酸钙中的MgO硬度小,白 度略低于碳酸钙,化学稳定性、加工性能近似于碳酸钙,一般不会对碳酸钙带来较大影响。


      二氧化硅 (SiO2) 属于天然石英岩,它的比表面积小,流动性好。但SiO2的硬度 高 (莫氏硬度7),对设备磨损严重,特别是在包覆不均匀或增塑剂用量小时,显得尤 为突出。填充改性母料如果用于聚丙烯扁丝生产加工中,对高速分切刀具易产生碰撞而 经常损坏刀刃,影响生产加工。


      三氧化二铁(Fe2O3) 在碳酸钙中含量虽然很少,铁与化学助剂混合加工时易发生 化学变化,Fe2O3受热后易分解变黄,影响改性母料的白度及外观,所以Fe2O3在改性 母料中是不可忽视的物质。


  在碳酸钙中SiO2、Fe2O3的含量越低,对改性母料的质量影响越小,一般可采用 5%的盐酸稀释溶液在玻璃皿中加入碳酸钙进行化学分析,观察溶液中沉淀物的多少来 测定SiO2含量; 溶液颜色呈略黄色,说明Fe2O3含量较多。


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