中國(guó)粉體網(wǎng)訊 聚氯乙烯（PVC）由于原料來(lái)源豐富、硬度大、抗化學(xué)腐蝕、制品透明等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于建筑、運(yùn)輸、包裝、室內(nèi)裝飾材料等領(lǐng)域。
但PVC材料沖擊韌性差，受到外力沖擊作用時(shí)極容易發(fā)生脆斷，因此需要對(duì)其進(jìn)行增韌改性。例如，PVC制品中使用碳酸鈣（輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣）其主要作為填充劑以降低成本，并對(duì)制品的加工和使用性能產(chǎn)生影響。
PVC管材
1、不同碳酸鈣填充改性PVC有什么差異?
碳酸鈣在PVC制品中能起到一種骨架作用，對(duì)制品尺寸的穩(wěn)定性有很大作用，還能提高制品的硬度，并提高制品的表面光澤和表面平整性。
重質(zhì)碳酸鈣：濕法重鈣的粒徑細(xì)、粒度分布窄、吸油值低、比表面積大、產(chǎn)品穩(wěn)定，被廣泛應(yīng)用于PVC制品中。以PVC壓延膜為例，濕法重鈣對(duì)其遮蓋力、耐熱性、拉伸強(qiáng)度有明顯補(bǔ)強(qiáng)作用，能與輕鈣、納米鈣相互替代。
輕質(zhì)碳酸鈣：加入輕質(zhì)碳酸鈣可以增加體積，降低成本，同時(shí)還可以提高硬質(zhì)PVC制品的尺寸穩(wěn)定性、硬度和剛性，改善塑料的加工性能。
納米碳酸鈣：將納米活性碳酸鈣應(yīng)用于PVC管材生產(chǎn)，管材的拉伸屈服強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、縱向回縮率等指標(biāo)均有所提升。
2、碳酸鈣填充改性PVC需要注意什么?
傳統(tǒng)的改性方法是通過(guò)使用彈性體增韌劑改性PVC，在提高材料韌性的同時(shí)卻犧牲了材料原有的模量、硬度、剛性、熱形變溫度等性能；剛性粒子的使用避免了上述性能的下降，也能顯著降低成本。
但是由于無(wú)機(jī)剛性粒子的表面性能與PVC樹脂差異較大，其增韌效果受到諸多因素的影響。如：無(wú)機(jī)剛性粒子的加工方式、成分、大小、形貌、分散程度、成型加工條件等。
3、碳酸鈣填充改性PVC的影響因素有哪些？
（1）粒徑/形貌
有研究指出，碳酸鈣的不同粒度分布對(duì)制品的作用是不同的。在PVC制品中均勻分散的條件下，相同配比時(shí)，碳酸鈣的粒徑越小，PVC制品的力學(xué)性能越好，碳酸鈣與PVC樹脂的相容性越好，PVC制品的沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能越好，但加工成本越高，保持其分散性越難，故PVC制品用碳酸鈣粒度大小應(yīng)適中，粒度分布應(yīng)因需而定。
陸曉瞳等選用六種超細(xì)碳酸鈣填充改性硬質(zhì)聚氯乙烯（PVC）復(fù)合材料，研究超細(xì)碳酸鈣顆粒形態(tài)對(duì)PVC復(fù)合材料性能的影響。結(jié)果表明，納米碳酸鈣和亞微米碳酸鈣具有很好的增韌效果，復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度提高顯著，輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣沒(méi)有增韌效果，其中，亞微米碳酸鈣具有與納米碳酸鈣相當(dāng)?shù)脑鲰g效果，且填充量明顯提高；碳酸鈣顆粒粒徑越小、表面越規(guī)整、分散性能越好，增韌效果越好；復(fù)合材料塑化性能隨碳酸鈣粒子的減小而增大，加工性能則反之。
鄭休寧等研究表明，碳酸鈣大粒徑粒子的存在對(duì)PVC-U管材沖擊性能存在較大的破壞作用，應(yīng)加以控制。
董棟棟等用氯化法制備得到了片狀、菱形、棒狀、球狀和立方體狀5種不同形貌碳酸鈣微粒，并研究不同形貌碳酸鈣顆粒形態(tài)對(duì)軟質(zhì)聚氯乙烯（PVC）薄膜力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，不同形貌碳酸鈣均提高了PVC薄膜的力學(xué)性能，PVC薄膜拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均提高顯著；其中，棒狀形貌碳酸鈣對(duì)PVC薄膜力學(xué)性能的提高效果最好。
圖源：徐同考教授課件
圖源：徐同考教授課件
（2）碳化/改性工藝
謝忠等通過(guò)實(shí)驗(yàn)小試、工業(yè)化放大試驗(yàn)，研究高性能管材用的復(fù)合納米活性碳酸鈣生產(chǎn)方法，摸索出優(yōu)化的生產(chǎn)工藝條件。生產(chǎn)出吸油值低、加工性能好和分散性好的納米活性碳酸鈣，作為填充補(bǔ)強(qiáng)劑應(yīng)用于PVC排水管的生產(chǎn)，生產(chǎn)出的PVC排水管的拉伸屈服強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、縱向回縮率、扁平試驗(yàn)等指標(biāo)優(yōu)于PVC管國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，30噸重的大卡車從排水管上面壓過(guò)，仍為水管恢復(fù)原形，產(chǎn)品性能優(yōu)異。
孫鋒等采用鈦酸酯偶聯(lián)劑對(duì)碳酸鈣進(jìn)行表面改性，分析了偶聯(lián)劑在碳酸鈣表面改性的機(jī)理，并研究了其對(duì)聚氯乙烯（PVC）復(fù)合材料性能的影響。結(jié)果表明，偶聯(lián)劑可以明顯改善PVC/鈣粉復(fù)合材料的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性以及耐熱性。
劉亞雄研究了碳化起始溫度、脂肪酸C鏈長(zhǎng)度、油脂熔點(diǎn)與碘值、復(fù)合表面處理劑等關(guān)鍵因素對(duì)納米碳酸鈣和聚氯乙烯（PVC）壓延膜性能的影響，以此解決PVC壓延膜吸墨性和光澤差等問(wèn)題。
黎華強(qiáng)重點(diǎn)探討碳酸鈣在聚氯乙烯壓延成型工藝中的應(yīng)用，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論：在PVC壓延合成革之發(fā)泡層中或?qū)αW(xué)性能不做要求的應(yīng)用場(chǎng)景中，推薦使用重質(zhì)碳酸鈣；對(duì)力學(xué)性能要求高的應(yīng)用場(chǎng)景，推薦使用輕質(zhì)碳酸鈣，納米碳酸鈣最好。為減少輕質(zhì)和納米碳酸鈣的二次團(tuán)聚，需進(jìn)行表面改性處理。在PVC膜制品中，拉伸性能和斷裂伸長(zhǎng)率隨著碳酸鈣添加量的增加而減小。
鄧克文等分析了干法研磨生產(chǎn)的GY-616、濕法研磨生產(chǎn)的CC-6000A、沉淀法生產(chǎn)的復(fù)合輕質(zhì)納米鈣對(duì)制備的薄膜的光澤度、拉伸強(qiáng)度、比重、遮蓋力和耐熱性影響。結(jié)果表明，CC-6000A濕法研磨碳酸鈣制備的壓延膜光澤度和比重與復(fù)合輕質(zhì)納米鈣一致；遮蓋力和耐熱性和拉伸強(qiáng)度要優(yōu)于復(fù)合輕質(zhì)納米鈣。
結(jié)語(yǔ)
綜上所述，碳酸鈣的品種、粒徑、形貌、分散效果及改性工藝等對(duì)填充改性PVC有較大影響。此外，碳酸鈣填充改性PVC用量上重質(zhì)碳酸鈣占據(jù)大部分份額，但主要起到填充作用，具備補(bǔ)強(qiáng)和功能性的納米碳酸鈣應(yīng)用技術(shù)雖然趨于成熟，但是用量依舊有所不足，團(tuán)聚問(wèn)題依然亟待解決。
參考文獻(xiàn)：
陸曉瞳，等：超細(xì)碳酸鈣顆粒形態(tài)對(duì)PVC復(fù)合材料性能的影響，華東理工大學(xué)國(guó)家超細(xì)粉末工程研究中心
鄭休寧，等：PVC制品用碳酸鈣粒度的控制，梧州職業(yè)學(xué)院
謝忠，等：高性能PVC管材用的納米活性碳酸鈣的研制，恩平燕怡新材料有限公司
鄧克文，等：濕法超白超細(xì)碳酸鈣在PVC壓延膜中的應(yīng)用，江西廣源化工有限責(zé)任公司
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/昧光）
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