中國(guó)粉體網(wǎng)訊 塑料母料就是將所要添加的組分與載體樹(shù)脂先進(jìn)行混合、混煉、造粒制成的顆粒原料，主要包括載體樹(shù)脂、添加劑和助劑三大部分。以碳酸鈣（CaCO3）為母料核，其產(chǎn)品即為填充母料；若以酞菁藍(lán)等色料為母料核，則其產(chǎn)品為著色母料，在某些色母料中也會(huì)加入部分碳酸鈣填料，但用量比填充母粒少。
1、碳酸鈣填充母料的組成及其作用
采用母料法生產(chǎn)塑料制品具有簡(jiǎn)化工藝過(guò)程、改善混煉效果、組分均勻、提高生產(chǎn)效率、減少粉塵飛揚(yáng)等優(yōu)點(diǎn)，并使得加工成型和制品質(zhì)量穩(wěn)定。碳酸鈣在填充母料中用量可達(dá)70%，在色母料和其他功能母粒中僅占10-20%，甚至更少。
CaCO3母料的基本微粒單元由4個(gè)部分組成，即填料核、偶聯(lián)層、分散層和載體層。一般是將塑料樹(shù)脂與表面處理好的CaCO3及其他助劑于雙螺桿擠出機(jī)中共混造粒而成。
a.CaCO3填料核在母料的最內(nèi)層，它決定了母料的性質(zhì)及用途，主要起增容、提高剛性、降低成本等作用。
b.偶聯(lián)層主要由同時(shí)對(duì)CaCO3填料核和樹(shù)脂起化學(xué)和物理作用的偶聯(lián)劑及少量交聯(lián)劑組成，主要是改善填料與樹(shù)脂間的結(jié)合力，增大母料核同載體之間的相容性和結(jié)合性。
c.分散層主要由分散劑組成，能使處理好的CaCO3粉末狀填料在制成母料的造粒過(guò)程中較好、較多地與增混物（如偶聯(lián)劑）混合并制成顆粒，同時(shí)改善填充母料與樹(shù)脂體系的流動(dòng)性，避免無(wú)機(jī)填料聚團(tuán)，提高制品表面光潔度等。
d.載體層連接CaCO3填料核和樹(shù)脂的過(guò)渡層，主要由與要填充的樹(shù)脂有很好的相容性并有一定的力學(xué)性能的樹(shù)脂和（或）具有一定的雙鍵的共聚物構(gòu)成，由于這一層的量比較大，它直接與要填充的樹(shù)脂接觸、混容，對(duì)體系的力學(xué)性能影響很大。
2、母料中碳酸鈣的選擇與要求
（1）理想狀態(tài)下選擇方解石和大理石的差異
碳酸鈣一般分為方解石和大理石兩種，通過(guò)磨粉加工，生產(chǎn)出來(lái)的粉體叫重質(zhì)碳酸鈣粉，但他們的性質(zhì)和應(yīng)用效果存在一些差異。
解理與色相。方解石礦石從微觀的晶體結(jié)構(gòu)上來(lái)看屬于六方晶系，解理很清晰，有透光性，礦石表面是一個(gè)個(gè)很清晰的平面，不管怎么碎，都能看到平面。方解石又分為大方解石和小方解石，解理清晰規(guī)則的為大方解石，透明度很高；解理錯(cuò)亂的為小方解石。大理石晶體一般呈立方體形，分為粗晶礦和細(xì)晶礦。
方解石礦有三種色調(diào)，乳白相、偏黃相、偏紅相，色相比較柔。大理石粉略感青白相、藍(lán)相，白度差的感覺(jué)會(huì)比較暗。
含鈣量與白度。方解石和大理石主要成分都是碳酸鈣，好的方解石含鈣量可以達(dá)到99%以上，而大理石含鈣量大約在96%-98%。
方解石粉體性軟，韌性略好，吸油量低，分散性、流動(dòng)性、粒徑分布以及粉體的吸油值、遮蓋率都比大理石要好。方解石粉白度可以做到95%-97%以上（400目粉），大理石為青白色微微發(fā)灰，白度則偏低一些，大約在93%-96%（400目）。密度大，性硬發(fā)脆，機(jī)械磨損大，吸油量高，高質(zhì)量填充比較難做好。
大方解石粉由于純度高，可以用在食品級(jí)的各個(gè)領(lǐng)域，比如牙膏、食品添加劑、食用鈣片、飼料添加劑等。還可用作嬰幼兒紙尿褲、衛(wèi)生巾透氣專用料等原料。小方解石粉成型加工較易，適合做吹膜拉絲、復(fù)合薄膜流延涂覆、無(wú)紡布填充等。大理石粉適合做注塑級(jí)改性料和塑鋼門(mén)窗料等。
（2）嚴(yán)格要求下對(duì)指標(biāo)的控制
母料中碳酸鈣的細(xì)度、白度、純度、粒徑、吸油值等都有具體要求。一般平均粒徑<2.2μm，白度≥95%，碳酸鈣含量>96%，吸油量較低。白度雖然是外觀指標(biāo)，但與產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量密切相關(guān)，如果白度低于95%，說(shuō)明碳酸鈣純度不夠，內(nèi)含雜質(zhì)較多，這些雜質(zhì)還會(huì)影響塑料制品的性能。碳酸鈣粉粒徑對(duì)于生產(chǎn)高品質(zhì)母粒更加關(guān)鍵，粒徑分布越窄越好。
（3）重鈣、輕鈣的應(yīng)用差異
在母料中重鈣、輕鈣都有廣泛的應(yīng)用，作用基本都是提高剛性、降低成本這三點(diǎn)。輕鈣的優(yōu)點(diǎn)是組成比較均一，粒度可以達(dá)到5μm左右，沉積密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于重鈣，填充制品的相對(duì)密度也略小于重鈣。輕鈣的缺點(diǎn)是加工中易變色，價(jià)格也略高于重鈣。
納米CaCO3因粒徑變得很細(xì)，表面極性很強(qiáng)，表面自由能很高，在粒度達(dá)到1μm時(shí)很容易團(tuán)聚，達(dá)不到預(yù)期的改性效果，在中高端母料中也有應(yīng)用但還比較少�？傮w而言，重、輕碳酸鈣兩者改性效果區(qū)分不是十分明顯，重質(zhì)CaCO3對(duì)拉伸強(qiáng)度上較好，而輕質(zhì)CaCO3對(duì)沖擊強(qiáng)度較好。
3、母料用碳酸鈣改性技術(shù)
（1）改性目的與方法
CaCO3粒子表面有親水性較強(qiáng)的輕基，耐酸性差，與有機(jī)高聚物的親和性差，易造成分散不均勻，導(dǎo)致界面缺陷。因此，需要調(diào)整CaCO3的結(jié)晶形態(tài)、粒子大小、粒度分布及進(jìn)行表面處理等，減少顆粒間的黏附，增加親油性，提高CaCO3在基質(zhì)中的分散性和相容性，增大填充量，使CaCO3成為一種更好的具有增韌、補(bǔ)強(qiáng)效果的功能性無(wú)機(jī)填充材料。
CaCO3的改性主要有兩條途徑：一是改變CaCO3的結(jié)晶形態(tài)和粒度分布，用結(jié)晶形態(tài)各異的、微細(xì)或超微細(xì)的CaCO3改善其在樹(shù)脂中的分散性。這種方法的CaCO3生產(chǎn)工藝復(fù)雜，CaCO3產(chǎn)品成本較高，難以工業(yè)化生產(chǎn)。二是改善CaCO3的表面性能，使其由無(wú)機(jī)性向有機(jī)性轉(zhuǎn)變，增大CaCO3與有機(jī)樹(shù)脂的相容性，改善制品的加工性能和物理機(jī)械性能。這種方法主要采用兩親結(jié)構(gòu)物質(zhì)（如偶聯(lián)劑）對(duì)CaCO3進(jìn)行表面偶聯(lián)活化處理使得無(wú)機(jī)CaCO3的吸水量下降，吸油值增加，改善了無(wú)機(jī)CaCO3在合成樹(shù)脂中的分散性能，增強(qiáng)鍵結(jié)合能力。一般先將CaCO3干燥除水，再將適當(dāng)比例的偶聯(lián)劑及輔助偶聯(lián)劑與CaCO3置于高速捏合機(jī)，在一定溫度下分散并混合均勻。
（2）改性效果判斷與表征
吸油值是CaCO3改性效果的一個(gè)表征指標(biāo)，能夠表征粉樣的聚集狀態(tài)，粒子細(xì)、顆粒間的空隙減小、表面光滑，吸油值就低。沉降體積是衡量粉體分散穩(wěn)定性的一個(gè)重要參數(shù)，若液體對(duì)粒子有較好的潤(rùn)濕性，粒子間不易聚集和粘連，沉降時(shí)，沉降體積較小;相反，若顆粒分散性較差，顆粒易于聚集，粒子間因橋聯(lián)而留有較多空隙，沉降時(shí)易形成沉積物，沉降體積較大。另外，活化度和靜態(tài)接觸角是評(píng)價(jià)碳酸鈣改性效果的重要條件，活化度越高，改性效果越好;靜態(tài)接觸角越大說(shuō)明碳酸鈣疏水性越好，碳酸鈣的改性效果越好。
結(jié)語(yǔ)
母料填料有很多種，碳酸鈣的優(yōu)勢(shì)在于廉價(jià)易得、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、白度高、硬度適中、吸油值可控等方面。需要指出的是，碳酸鈣在母料中的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)步比較緩慢，研發(fā)主動(dòng)性和吸引力還有所不足，究其原因是其市場(chǎng)價(jià)值沒(méi)有充分挖掘，而要提升它的價(jià)值則有賴于塑料產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)和應(yīng)用場(chǎng)景的革新。
參考文獻(xiàn)
李建軍，主編《塑料配方設(shè)計(jì)（第三版）》中國(guó)輕工業(yè)出版社
周春暉，主編《碳酸鈣清潔加工和產(chǎn)品鏈》化學(xué)工業(yè)出版社
陳信華、趙瑞良、徐一敏，主編 《色母粒配方設(shè)計(jì)和工業(yè)制造》化學(xué)工業(yè)出版社
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/昧光）
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