納米碳酸鈣在塑料中的應(yīng)用

  在塑料的加工與生產(chǎn)中，普通碳酸鈣產(chǎn)品只能作為一般的填料使用，而經(jīng)過(guò)改性的納米碳酸鈣除了作為填充劑，還能起到活性劑和補(bǔ)強(qiáng)劑的作用，可以增加塑料制品體積，提升制品的硬度和強(qiáng)度，改善塑料加工性能，并增強(qiáng)塑料制品的耐熱性、彎曲強(qiáng)度、彈性模量等各項(xiàng)性能指標(biāo)。

  納米碳酸鈣已廣泛應(yīng)用于PVC，PS，PP等各種塑料的加工中，其中以PVC的用量最為龐大，尤其是電線(xiàn)電纜、管材等制品，納米碳酸鈣對(duì)PVC塑料具有很好的補(bǔ)強(qiáng)增韌作用，其主要的納米特性使加工后的PVC塑料具有很好的強(qiáng)度、阻隔性、阻燃性、熱穩(wěn)定性等力學(xué)性能。

  塑料行業(yè)對(duì)納米碳酸鈣的技術(shù)要求主要有：

  吸油值：塑料行業(yè)對(duì)納米碳酸鈣的吸油值要求一般都很低，因?yàn)榧{米碳酸鈣的粒徑小，比表面積大，如果吸油值大則混煉時(shí)消耗的增塑劑就多，使體系粘度升高，不僅影響了加工性能，而且使生產(chǎn)成本上升。

  晶形：以立方體、球形為主，這些晶形的產(chǎn)品表現(xiàn)出的流動(dòng)阻力較小，易于生產(chǎn)加工，且不影響塑料制品的表面光澤度。

  粒徑：應(yīng)用于塑料中的納米碳酸鈣粒徑一般控制在100nm左右，粒徑過(guò)大不能體現(xiàn)納米碳酸鈣的效果，且會(huì)影響制品的外觀；粒徑過(guò)小會(huì)導(dǎo)致表面能增加，顆粒團(tuán)聚嚴(yán)重，很難在加工時(shí)完全分散，導(dǎo)致制品表面出現(xiàn)顆粒。

  分散性：應(yīng)選擇高分散性的納米碳酸鈣，如果納米碳酸鈣團(tuán)聚嚴(yán)重，則二次粒徑會(huì)比一次粒徑大得多，而塑料加工混煉剪切力不是太強(qiáng)，有些團(tuán)聚嚴(yán)重的納米碳酸鈣不容易打散，在應(yīng)用時(shí)會(huì)引起局部缺陷，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題。

  水分：水分控制應(yīng)不高于0.5%，若水分過(guò)高，會(huì)使塑料表面產(chǎn)生氣泡或空鼓等現(xiàn)象。

  pH值：納米碳酸鈣的pH值應(yīng)控制在10以下，若PH值偏高，會(huì)影響制品的白度，表面光澤度，使外觀變差，同時(shí)pH高還會(huì)使體系的粘度升高，影響加工過(guò)程。

  在應(yīng)用于塑料行業(yè)的各種非金屬礦粉材料中，碳酸鈣用量最大，約占到塑料添加劑總量的60～70%，但在高性能化應(yīng)用研究中仍存在很多問(wèn)題，特別是如何解決納米碳酸鈣的團(tuán)聚，如何改進(jìn)納米碳酸鈣分散效果，如何提升復(fù)合材料的粘結(jié)強(qiáng)度等方面尚未有效解決。

  納米碳酸鈣在橡膠中的應(yīng)用

  納米碳酸鈣在橡膠工業(yè)中主要應(yīng)用于輪胎，電線(xiàn)、電纜，橡膠制品等，可起到增加體積，降低成本，改進(jìn)橡膠加工性能的作用。目前應(yīng)用在橡膠中的碳酸鈣以重質(zhì)碳酸鈣和普通輕質(zhì)碳酸鈣為主，納米碳酸鈣的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍也在不斷擴(kuò)大，添加納米碳酸鈣的橡膠制品在伸長(zhǎng)率、壓縮變形、耐屈服性、抗撕裂性方面要遠(yuǎn)強(qiáng)于普通的碳酸鈣。通過(guò)特殊工藝處理的納米碳酸鈣，表面活性高，在紫外線(xiàn)照射下，可析出自由移動(dòng)的電子，極易與氧氣或有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，殺死病毒和細(xì)菌，故納米碳酸鈣還具有殺菌消毒的效用。

  輪胎：納米碳酸鈣可部分替代炭黑和白炭黑用于汽車(chē)輪胎的生產(chǎn)，但在補(bǔ)強(qiáng)效果方面仍有差距，因此在應(yīng)用中以受應(yīng)力較小的部位為主，如胎側(cè)、簾布膠、氣密層膠、內(nèi)層膠、緩沖膠等。在生產(chǎn)中，納米碳酸鈣與活性氧化鋅搭配使用可大幅提升輪胎胎面膠的強(qiáng)度。

  膠管和膠帶：納米碳酸鈣在膠管、膠帶中主要起補(bǔ)強(qiáng)、增白，同時(shí)提高膠料分散性的效果。

  電線(xiàn)電纜：納米碳酸鈣一般用于礦用電線(xiàn)電纜、高壓電線(xiàn)電纜、船用電線(xiàn)電纜等的保護(hù)套和電器電線(xiàn)電纜膠料。

  橡膠行業(yè)對(duì)納米碳酸鈣的技術(shù)要求主要有：

  吸油值：橡膠行業(yè)對(duì)納米碳酸鈣的吸油值要求較高，吸油值越高，對(duì)橡膠的浸潤(rùn)性和補(bǔ)強(qiáng)性就越好。

  晶形：由于橡膠要求補(bǔ)強(qiáng)性能非常高，故納米碳酸鈣的晶形應(yīng)以鏈狀或鏈鎖狀為主，加工時(shí)鏈段會(huì)相互纏繞，可增強(qiáng)體系的強(qiáng)度。

  粒徑：應(yīng)用于橡膠中的納米碳酸鈣粒徑一般以80～120nm為宜，粒徑過(guò)大無(wú)法起到補(bǔ)強(qiáng)的效果，而粒徑過(guò)小與橡膠浸潤(rùn)的接觸面積增大，使分散困難，影響橡膠的混煉。

  水分：水分控制應(yīng)不高于0.5%，若水分過(guò)高，則硫化的焦燒時(shí)間延長(zhǎng)，不利于硫化速率的提升。

  pH值：納米碳酸鈣的pH值主要影響其硫化速率，一般應(yīng)控制在9.5～10.5，若pH值偏低，則硫化速率變慢，降低效率同時(shí)增加能耗。

  在橡膠中添加納米碳酸鈣，可使膠料補(bǔ)強(qiáng)效果明顯提升，同時(shí)還可改善材料的抗老化性，耐油性，分散性。相比于普通輕鈣產(chǎn)品，納米碳酸鈣的補(bǔ)強(qiáng)效果更好，但比炭黑和白炭黑差，如果用納米碳酸鈣全部取代炭黑和白炭黑，會(huì)使材料的強(qiáng)度降低，如果使用量太大，還會(huì)發(fā)生粘輥現(xiàn)象，故在技術(shù)配方上需合理調(diào)試，不斷優(yōu)化。