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| 碳酸鈣在塑料中應用現狀及重要意義 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-07-02 11:07:11 瀏覽次數： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）碳酸鈣是塑料中使用的粉體材料中最重要的一類(lèi)，在每年使用的600多萬(wàn)t各種無(wú)機粉體材料中，碳酸鈣的用量達到70%以上，本文重點(diǎn)將碳酸鈣在塑料中的應用概況 作一敘述，供大家參考。
通常把天然礦石磨碎得到的粉末稱(chēng)之為重質(zhì)碳酸鈣，而把通過(guò)化學(xué)反應得到的沉淀 碳酸鈣稱(chēng)之為輕質(zhì)碳酸鈣。在碳酸鈣行業(yè)，用沉降體積來(lái)區別碳酸鈣屬于重質(zhì)的還是輕 質(zhì)的。沉降體積即在無(wú)水乙醇中完全依靠重力沉降時(shí)碳酸鈣的體積，2.5mL/g以上稱(chēng)之 為輕質(zhì)碳酸鈣，1.2～1.9mL/g稱(chēng)之為重質(zhì)碳酸鈣。
塑料作為一種新型合成材料，已廣泛應用在各行各業(yè)和人民生活中。通常生產(chǎn)塑料 制品的原料是采用純樹(shù)脂，如聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等直接 加工成型。隨著(zhù)現代科學(xué)技術(shù)發(fā)展，對塑料制品材料性能提出更高的要求，純樹(shù)脂顯得 力不從心，相反在純樹(shù)脂中添加各類(lèi)無(wú)機粉體，可以提升塑料樹(shù)脂的各類(lèi)性能，以達到 所需要的技術(shù)指標和高性?xún)r(jià)比，其中用量最大的礦物材料便是碳酸鈣。塑料改性加工行 業(yè)和碳酸鈣行業(yè)結合起來(lái)，促進(jìn)了塑料改性的發(fā)展，在塑料行業(yè)的技術(shù)創(chuàng )新中起到了積 極作用。
一、碳酸鈣在塑料工業(yè)中應用的重要意義
1 替代部分塑料，節約石油資源
我國塑料中的無(wú)機材料大約每年需600多萬(wàn)t，無(wú)機礦粉按質(zhì)量計算可以替代600 多萬(wàn)t塑料，相當于6個(gè)燕山石化的產(chǎn)量。用相對儲量豐富的碳酸鈣代替石油產(chǎn)品，每 年少用數百萬(wàn)噸合成樹(shù)脂，即可以節約大量的石油。我國目前石油產(chǎn)品年進(jìn)口量已過(guò)億 噸，通過(guò)使用無(wú)機粉體節約石油，無(wú)疑是對國家的重大貢獻。與節約原油相比，能源的 節省也很明顯，相對合成樹(shù)脂產(chǎn)品從石油勘探開(kāi)采、運輸、裂解、合成整個(gè)過(guò)程所需的 能源消耗，碳酸鈣的生產(chǎn)要簡(jiǎn)單得多，一噸產(chǎn)品的投資和能源僅及合成樹(shù)脂的數百分之 一。合理地大量使用碳酸鈣粉體對于建設節約型社會(huì )，實(shí)施可持續發(fā)展戰略具有重要 意義。
2 降低塑料制品生產(chǎn)成本
近年來(lái)，世界石油資源日益緊缺，國際石油價(jià)格暴漲，導致合成樹(shù)脂價(jià)格長(cháng)期居高 不下，眾多塑料制品廠(chǎng)難以生存，紛紛尋求降低原材料成本的辦法，以求維持產(chǎn)品的市 場(chǎng)競爭力。
碳酸鈣是資源豐富、價(jià)格低廉的無(wú)機礦物粉體，普通碳酸鈣300～600元/t，而烯 烴樹(shù)脂價(jià)格在9000～15000元/t，聚氯乙烯價(jià)格在7000～8500元/t，樹(shù)脂比鈣粉的價(jià)格 高出20～30倍，改性母料的價(jià)格也只有樹(shù)脂的1/5～1/3。如果在塑料制品中添加 5%～30%的母料，扣除密度因素，每噸塑料制品還可降低成本幾百元到數千元，企業(yè) 生產(chǎn)效益非常明顯。
在塑料制品中加入適量鈣粉，還可以改善塑料制品的印刷性、觸摸感、降低注塑等 產(chǎn)品的收縮率，在降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，改善產(chǎn)品性能，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競爭力，產(chǎn)生 明顯的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
3 碳酸鈣粉體在塑料中的環(huán)保效益
已往的塑料材料主要通過(guò)追求優(yōu)異的使用性能，而較少考慮或根本不考慮使用后在 自然環(huán)境中的可消納性，致使塑料材料在使用后被隨便丟棄，并被社會(huì )冠之以 ‘白色 污染’，給自然景觀(guān)和生態(tài)環(huán)境帶來(lái)一定的影響。在提倡保護環(huán)境產(chǎn)品綠色化、解決白 色污染、走循環(huán)經(jīng)濟和可持續發(fā)展道路的今天，人們對填料的認識也在不斷提高。作為 填料的碳酸鈣來(lái)自大自然，隨著(zhù)被加入到塑料制品后而廢棄，回歸大自然，或者隨著(zhù)塑 料的回收而回收。早在2003年中國塑料加工工業(yè)協(xié)會(huì )塑料改性專(zhuān)業(yè)委員會(huì )福州年會(huì )上， 全體代表發(fā)出把添加無(wú)機礦物粉體的塑料納入環(huán)境友好材料的倡議。由于碳酸鈣材料不 僅應用在塑料中，它還廣泛應用在涂料、油漆、造紙、醫藥、日化、建材等各行各業(yè) 中，加快無(wú)機粉體環(huán)境友好材料在各行業(yè)中新產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)產(chǎn)業(yè)化的步伐，造福人 類(lèi)，是當前科研、生產(chǎn)的前沿課題。
近年來(lái)的研究成果表明，碳酸鈣等無(wú)機粉體材料在制造環(huán)境友好塑料材料方面 已發(fā)揮了重要作用。碳酸鈣有利于塑料材料的降解，聚乙烯薄膜中有碳酸鈣粉末 時(shí)，由于在填埋后碳酸鈣有可能與CO2和H2O反應，生成溶于水的Ca (HCO3)2而離 開(kāi)薄膜。留下的微孔，將增大聚乙烯塑料接觸周?chē)諝夂臀⑸锏拿娣e，從而有利 于進(jìn)一步降解。填加碳酸鈣有利于聚乙烯的焚燒，對于無(wú)回收利用價(jià)值或回收利用 再生的代價(jià)太大不宜再回收時(shí)，填埋又要占據大量土地，焚燒仍然是可選的處理方 法。多數城市固體廢棄物的外包裝 (垃圾袋) 能否安全燃燒并燃燒完全，是焚燒技 術(shù)的關(guān)鍵之一，而燃燒時(shí)，塑料溶化容易形成黏壁現象，無(wú)機粉體的加入能夠使得 這一問(wèn)題得到極大的改善。因此，日本要求包裝袋內至少添加15%的無(wú)機填料; 廢 棄塑料在填埋后，碳酸鈣不含有對人體有害的重金屬，因此對填埋后地下水質(zhì)無(wú)有 害影響。
4 提高塑料制品的物理性能
碳酸鈣粉體在塑料中的填充改性技術(shù)發(fā)展迅速，人們發(fā)現碳酸鈣不僅價(jià)廉，起到增 量、降低成本的作用，而且對于所填充的基體塑料有顯著(zhù)的改性作用。清華大學(xué)高分子 研究所依據界面誘導與調控理論和應用技術(shù)，可以把重質(zhì)碳酸鈣作為抗沖改性劑使用， 在重鈣添加量達到50%時(shí)，填充高密度聚乙烯的缺口沖擊強度比純高密度聚乙烯提高 數倍，甚至十幾倍。這種以碳酸鈣粉體為主體材料，經(jīng)過(guò)獨特的表面處理技術(shù)使填充塑 料的沖擊性能 (韌性) 得以顯著(zhù)提高，而同時(shí)材料的拉伸強度和彎曲模量 (剛性) 未 顯著(zhù)降低的改性技術(shù)稱(chēng)之為剛性粒子增韌。近年來(lái)在這些方面已取得多項研究成果，如 納米增韌技術(shù)、活化包覆改性技術(shù)等。
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