非金属粉体在塑料中应用

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1、(二)非金属矿粉体材料在塑料中应用情况及要求非金属矿粉体材料在塑料中应用情况及要求（二） 3 塑料填充改性常用的几种非金属矿粉体材料3.1碳酸钙   碳酸钙是塑料中使用的粉体材料中最重要的一类，在每年使用的600多万吨各种粉体材料中，碳酸钙的用量达到70%，即400万吨以上。   通常把天然矿石磨碎得到的粉末称之为重质碳酸钙，而把通过化学反应得到的沉淀碳酸钙称之为轻质碳酸钙。在碳酸钙行业用沉降体积来区别碳酸钙属于重质的还是轻质的。   沉降体积即在无水乙醇中完全依靠重力沉降时碳酸钙的体积，2.5mL/g以上

2、称之为轻质碳酸钙，1.2~1.9mL/g称之为重质碳酸钙。   碳酸钙做为填料使用较之其它粉体材料具有以下优势：   1）价格低廉；   2）无毒、无味、无刺激性；   3）色白，易着色，对其它颜色干扰小；   4）硬度低，对加工设备及模具的磨损轻；   5）化学稳定性好，和大多数基体塑料不发生化学反应，也不会使基体塑料的大分子降解或交联；   6）热稳定性好，热分解温度在800℃以上；   7）易干燥，无结晶水，水分易除去。   重质碳酸钙大多由方解石研磨而成，也有使用白色大理石研磨而成的。我国四川省宝兴

3、县盛产白色大理石，号称天下第一白，磨成粉后很容易就可达到95%的白度。由于用于塑料填料的重质碳酸钙尚无国家标准或行业标准，现在一般是企业自定出厂的产品标准。   根据多年使用经验，塑料行业对重质碳酸钙的要求是：   1）不盲目追求碳酸钙含量越高越好，但碳酸钙含量高表明其它物质含量低，因此一般要求碳酸钙含量达97%以上。   2）碳酸钙颗粒的粒径大小根据价格和具体填充塑料加工与使用性能要求决定。目前国内加工碳酸钙的设备和技术已能拿出几百目到几千目的重钙产品供塑料行业选用，但从使用要求与价格相结合的观点看，并不

4、是越细越好，粒径的分布也不是越窄越好，或者越宽越好。塑料行业最关心的是某一规格产品的最大粒径，如1250目重钙产品其最大粒径不应超过10mm，2500目重钙产品其最大粒径不应超过5mm等。结合下游行业的具体要求，包括加工方面的要求和使用方面的要求，有针对性的制定重质碳酸钙的产品行业标准甚至国家标准是今后粉体材料行业的一项重要任务。   轻质碳酸钙是以石灰石为原料，经煅烧石灰、消化、再碳酸化一系列化学反应而得到的粉末状产品。传统工艺生产的轻质碳酸钙颗粒在使用分散剂充分分散开来时，可以看到其晶形是纺锤形（枣核形

5、），符合国标GB4784的轻质碳酸钙，就一个颗粒来说长径为5~12mm，短径为1~3mm，但在脱水干燥时，这些颗粒往往凝聚起来，因此在标准中仅规定125mm筛余物≤0.005%，45mm筛余物≤0.50%，即塑料行业得到的轻质碳酸钙实际是大小不等的一团团凝聚体。   碳化法生产轻质碳酸钙，对其晶形和粒径都可以加以控制，晶形可以是纺锤形，也可以做成立方体、针状体、链状体、球状体、片状体以及无定形非晶形产品。在碳化过程中原生粒子的粒径可以控制到非常小，近几年来纳米级碳酸钙纷纷问世，号称粒径为20~80nm，但关

6、键问题是能否降低颗粒凝聚作用，降低表面能。最有效的办法是在碳化反应过程中，一旦微小的粒子生成，立即进行表面处理，使其晶粒不再长大，彼此之间也不易凝聚起来。这种经过颗粒表面改性处理，在塑料基体中容易分散开来的碳酸钙称之为活性碳酸钙、活性钙或活化钙等。   目前在使用碳酸钙为塑料填料时常遇到的一些问题：   1）用重钙还是用轻钙？ 1:1 各自优势——晶形、吸油值、扭矩、制品外观   2）轻钙本身并不“轻”，只是堆积密度小   3）纳米的概念：宏观上、微观上，小尺寸效应、大比表面积、量子化效应水：液态→蒸发成水

7、蒸汽→扩散成分子或几个分子缔合体→上升至高空，在露点温度下聚拢在微尘周围成云，水滴将阳光折射到各个方向，使云有了洁白的外观，密度0.2~0.5g/cm3→云团漂浮在空中，水滴平均直径0.02mm，在静止的空气中会以0.5cm/秒的速度下降，同时又被相对上行的热空气流托在空中→水滴变大，上升气流托不住了，成为雨落到地面上。·用机械力是不可能将粉体材料粉碎到纳米尺度的，一旦出现也会立即凝聚在一起；·在高速磁撞过程中有可能出现瞬间尺寸达到几十纳米或更小，此时如立刻加以表面包覆，表面能降低，就可以减轻凝聚现象，如能

8、均匀分散就会得到好的效果。·真正使材料得到纳米化改性，其纳米尺度的颗粒只要0.5%就可以了。3.2 滑石粉   滑石粉是塑料使用的粉体材料中仅次于碳酸钙的第二大类粉体材料，每年用量十多万吨，而且大量出口日本、韩国等地，其中相当数量也是用来做塑料填充改性用。   滑石具有层状结构，相邻的两层靠微弱的范德华力结合，在外力作用时，相邻两层之间极易产生滑移或相互脱离，因此滑石粉颗粒的形状是片状或鳞片状。   滑石的密度为