塑料重鈣與輕鈣填充聚烯烴性能的比較研究2002年第4期31卷 )環(huán)保材料及產(chǎn)業(yè)發(fā)展重鈣與輕鈣填充聚烯烴性能的比較研究"李帥王佩璋趙玉玲王錫臣(北京工商大學(xué)高分子材料系北京10037 )摘要采用重鈣和輕鈣對(duì)HDPE、PP、硬質(zhì)PVC進(jìn)行填充改性并對(duì)填充體系的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和密度進(jìn)行比較得到一些有益的結(jié)果。關(guān)鍵詞重鈣輕鈣填充聚烯烴中圖分類號(hào):TQ327 .8 ,TQ325.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :A文章編號(hào) :1001 - 9456( 2002 )4- 0050 - 03Comparative Studies on the Behavior of Filled Polyolefin with Weight Calcium and Light CalciumLI Shuai ,WANG Pei- zhang ZHAO Yu-ling ,WANG Xi-chen( Department of Polymer Materials Beijing Technology and Business University Beijing 100037 China )Abstract :HDPE and PP and rigid PVC were modified with weight calcium and light calcium. The comparativestudies on tensile strength ,impact strength and density of the flld systems were made . And by this some useful re-sults were summaried .Key words :weight calcium carbonate ;light calcium carbonate ipolyolefin :illing碳酸鈣CaCO3 )是塑料和橡膠工業(yè)中用量最大、使高密度聚乙烯( HDPE ) ,5000S北京燕山石化股份用最方便、價(jià)格低廉的填料。用碳酸鈣填充塑料制品有限公司產(chǎn)品。不僅可以降低成本、節(jié)約原料而且能夠改善制品的耐聚氯乙稀( PVC) ,SG-8北京化工二廠股份有限公蠕變性能、熱變形溫度、尺寸穩(wěn)定性、成型加工性能等。司產(chǎn)品。碳酸鈣根據(jù)生產(chǎn)方法可以分為重質(zhì)碳酸鈣(簡(jiǎn)稱重鈣)重質(zhì)碳酸鈣( 2%鋁酸酯活化處理) 400目,四川和輕質(zhì)碳酸鈣簡(jiǎn)稱輕鈣》前者是將石灰石經(jīng)選礦、寶 興縣西寶超細(xì)粉體工業(yè)有限公司。粉碎、分級(jí)而成的,生產(chǎn)方法簡(jiǎn)便、成本低。后者是經(jīng)輕質(zhì)碳酸鈣(過(guò)400目篩后用2%鋁酸酯活化處過(guò)各種化學(xué)反應(yīng)而制得的碳酸鈣1。目前發(fā)達(dá)國(guó)家塑理)400目四川都江堰鈣品股份有限公司。料工業(yè)使用的重鈣與輕鈣之比為17~ 20:1 ,以重鈣為其它助劑均為工業(yè)品。主，而我國(guó)至今使用兩者之比僅為2:1左右。隨著重1.2 試驗(yàn)設(shè)備與儀器鈣的開發(fā)和利用使用重鈣取代輕鈣已是-種趨勢(shì)但雙螺桿擠出機(jī)(德國(guó)WP公司ZSK30型) ,切粒機(jī)是在目前情況下使用重鈣還是輕鈣是碳酸鈣生產(chǎn)者( 上海化工機(jī)械四廠SQ-2 型)高速混合機(jī)(北京塑料和碳酸鈣用戶所關(guān)注的問(wèn)題2。機(jī)械廠CH-10型),雙滾筒煉塑機(jī)(.上海橡膠機(jī)械廠本文采用重鈣、輕鈣和混鈣(重鈣:輕鈣= 1:1 )對(duì)SK-16OB型)塑料注射機(jī)(廣東順德塑料機(jī)械廠0J-HDPE、PP、硬質(zhì)PVC進(jìn)行填充改性，,并對(duì)填充體系的150型)沖擊試驗(yàn)機(jī)( XCJ-500型) ,拉力試驗(yàn)機(jī)(廣東拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和密度進(jìn)行比較得到一些有益的材料試驗(yàn)機(jī)械廠IJ-1000 型)結(jié)果。1.3 試樣制備1實(shí)驗(yàn)部分1.3.1 PP試樣制備1.1原料將活化后的重鈣、輕鈣以及混鈣按30wt%、聚丙烯(PP),S-1003北京燕山石化股份有限公司40wt%、50wt%、60wt%與PP 樹脂、2mt%固體石蠟混產(chǎn)品。勻并分別用擠出機(jī)混煉造粒烘干后注塑成各種標(biāo)準(zhǔn)*收稿白期28掂o2-16塑料2002年第4期(31卷)重鈣與輕鈣填充聚烯烴性能的比較研究性能測(cè)試樣條。行粉碎最后用注射機(jī)制成各種標(biāo)準(zhǔn)性能測(cè)試樣條。1.3.2 HDPE試樣制備1.4 性能測(cè)試與制備PP試樣步驟相同。拉伸強(qiáng)度測(cè)試按GB/T 1040-92進(jìn)行。1.3.3 PVC試樣制備Izod缺口沖擊強(qiáng)度測(cè)試按GB/T 1040-80進(jìn)行。將活化后的重鈣、輕鈣以及混鈣按PP試樣的比例密度測(cè)試按CB 1033-86 進(jìn)行。與PVC混料( PVC100份穩(wěn)定劑5份增塑劑5份潤(rùn)2實(shí)驗(yàn)結(jié)果 與討論滑劑1.5份),在高混機(jī)中混合10min 出料然后在雙2.1碳酸鈣對(duì)各種聚烯烴填充體系拉伸強(qiáng)度的影響滾筒煉塑機(jī)上塑煉10min將制成的片材剪成條狀進(jìn)表1CaCO3對(duì)各種聚烯烴填充體系拉伸強(qiáng)度的影響碳酸鈣含量30wt%40wt%50wt%60wt%項(xiàng)目11.03.11.6711.0310.82HDPE填充體系211.0113.0313.00 .12.72，13.6315.2114.7814.02112.4115.2714.9212.79拉伸強(qiáng)度PP填充體系16.0115.9614.26/MPa312.4415. 8014.9513.0130.28 .19.45 .17.50PVC填充體系27.46 .25.4323.6121.8323.8022.3818.7416.47注表中1-重鈣填充2-輕鈣填充3-混鈣填充。不同類型碳酸鈣與不同填充量對(duì)各種聚烯烴填充CaCO3為40wt% 時(shí),其拉伸強(qiáng)度出現(xiàn)最大,然后隨體系拉伸強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見表1。從表1可以看出隨CaCO3含量增加緩慢下降。而對(duì)于PVC填充體系,著CaCO,填充量的增加不同填充體系的拉伸強(qiáng)度變CaCO3填充量越多拉伸強(qiáng)度越小。重鈣、輕鈣和混鈣化趨勢(shì)并非完全一樣。對(duì)于HDPE、PP填充體系,在填充量對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響規(guī)律基本相同。表2 CaCO3 對(duì)各種聚烯烴填充體系沖擊強(qiáng)度的影響14.3111.1010.7510.3636.67.40.7235.7730.43.33.6737.4232.4828.447.637.086.626.08 .沖擊強(qiáng)度8.0210.508.90( kJ/m2 )7.769.187.647.357.425.185.097. 905.895.537.746.325.495.37注表中123含義同表1。對(duì)于HDPE填充體系相同填充量的情況下拉伸小。對(duì)于PVC填充體系不同填充量對(duì)拉伸強(qiáng)度的影強(qiáng)度混鈣>輕鈣>重鈣。對(duì)于PP填充體系,相同填響不完全相同。當(dāng)填充量為30wt%時(shí)拉伸強(qiáng)度:重充量下拉伸強(qiáng)度輕鈣>混鈣>重鈣,但之間相差很鈣>輕鈣>混鈣;當(dāng)填充量為40wt%時(shí),拉伸強(qiáng)度重塑料重鈣與輕鈣墳充聚烯烴性能的比較研究2002年第4期(31卷)鈣≈輕鈣>混鈣當(dāng)墳充量為50wt%、60wt%時(shí)的拉伸體系的沖擊強(qiáng)度均呈下降趨勢(shì);對(duì)于輕鈣和混鈣來(lái)說(shuō),強(qiáng)度輕鈣>重鈣>混鈣。PVC填充體系隨填充量增加呈下降趨勢(shì),而對(duì)HDPE PP三種不同類型CaCO3填充同一種樹脂在相同填充填充體系則隨填充量增加開始上升而后下降。量的情況下雖然拉伸強(qiáng)度不完全相同,但 差別不是太在相同填充量的情況下三種填充體系沖擊強(qiáng)度:大,而且影響并無(wú)規(guī)律性。輕鈣>混鈣>重鈣。沖擊強(qiáng)度是衡量材料韌性的一-種2.2碳酸鈣對(duì)各種聚烯烴填充體系沖擊強(qiáng)度的影響指標(biāo)對(duì)于無(wú)機(jī)粒子填充體系來(lái)說(shuō)其大小主要決定于不同類型CaCO3和不同填充量對(duì)各種聚烯烴填充基體樹脂的韌性當(dāng)然也與填充粒子的尺寸大小或比體系沖擊強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見表2。從表2中具體數(shù)據(jù)可表面積有關(guān)3.4。以看出對(duì)于重鈣來(lái)說(shuō)隨著填充量的增加,三種填充2.3碳酸鈣對(duì)各種聚烯烴填充體系密度的影響表3CaCO3對(duì)各種聚烯烴填充體系密度的影響.碳酸鈣含量30wt%40wt%50wt%60wt%項(xiàng)目1，1.1721.2621.388 .1.427HDPE填充體系1.1961.2871.3931.4321.1981.2331.3491.4651.1041. 1541.2411.380密度PP填充體系2.1.1481.174 .1.2731.367( g/cm' )31.1221.1761.2521.6231.7221. 801. 1.875 .PVC填充體系.1.6121.7961.8671.631.1.7091.882注表中123含義同表1。表3列出了不同類型碳酸鈣、不同填加量的情況擊強(qiáng)度之間的差別不大,在某些填充體系內(nèi)輕鈣似乎下三種填充體系密度的測(cè)定結(jié)果。從表中可以看出，要好一些 這主要是由于輕鈣堆積體積比重鈣大相同隨著碳酸鈣含量的增加，各聚合物碳酸鈣體系的密度粒徑下輕鈣的比表面積大所致51。但在某些情況下,增大。而且還可以看出在相同填充量時(shí)重鈣、輕鈣和混鈣的性能比輕鈣好,個(gè)別情況下重鈣又比輕鈣好,混鈣填充體系的密度相差不大。這主要由于它們之間差異太小某些測(cè)得的結(jié)果在誤輕鈣工業(yè)上是將石灰石加熱生成氧化鈣后者水.差范圍之內(nèi)。解成氫氧化鈣氫氧化鈣通入CO2即得輕鈣。由于生填充體系的密度是由基體樹脂和無(wú)機(jī)填料的密度產(chǎn)工藝原因輕鈣的堆積體積大表觀上顯得密度小，所決定 ,由于基體樹脂相同填料的密度基本相同,所實(shí)際上輕鈣與重鈣的密度相差不大,一般都在以填充體系的密度相同也在情理之中。2.5g/em3 ~ 2.8g/em?左右。3結(jié)論拉伸強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度是高分子材料兩項(xiàng)主要力學(xué)(1)重鈣、輕鈣和混鈣在相同粒徑、相同表面活化性能指標(biāo)對(duì)無(wú)機(jī)剛性粒子填充體系來(lái)說(shuō)在基體樹脂處理、相同填充量和相同共混技術(shù)情況下,填充PP、相同情況下決定填充體系力學(xué)性能主要是粒子的粒HDPE、PVC的填充體系的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度相差甚徑和粒子表面活化處理以及共混技術(shù)。本文為了對(duì)比微難以判斷哪一個(gè)好哪一個(gè)差。重鈣、輕鈣和混鈣在填充聚烯烴體系中的性能差異采(2 )在上述相同條件下三種填充體的密度相近。取相同粒徑、相同活化處理和共混技術(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)(下轉(zhuǎn)80頁(yè))現(xiàn)在相同填充量的情況下填充體系的拉伸強(qiáng)度和沖(上接52頁(yè))(3)在PP、HDPE和PVC填充改性時(shí)，用重鈣替[2]劉英俊,王錫臣改性塑料行業(yè)指南[M].北京:中國(guó)輕工代輕鈣完全可行。由于輕鈣在生產(chǎn)過(guò)程中能耗比重鈣業(yè)出版社，2000.大，而且環(huán)境污染嚴(yán)重，所以今后在塑料、橡膠工業(yè)中[3] 廖凱榮，陳學(xué)信,盧澤儉，等，PP/L-Ca0O復(fù)合材料的拉伸斷裂韌性[J].高分子材料科學(xué)與工程,1997,13(2):48.重鈣替代輕鈣勢(shì)在必行。[4]張?jiān)茽N，成瑞殊,潘恩黎.CaOOz剛性粒子增韌HDPE及參考文獻(xiàn):其增韌機(jī)理[J].塑料，1997, 26(6):7.[1]景志坤 ,李法杰，陸光月,等碳酸鈣在塑料中的應(yīng)用J].[5] 于建,毛字，原棟，等PP/Ca0O復(fù)合體系的力學(xué)性能及塑料科技，1990,(2):24.影響因素[J].中國(guó)塑料，1999，13(9):52.(本文編輯WJW)