塑料制品行業(yè)中碳酸鈣粉料創(chuàng)新應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢（二）

一、碳酸鈣在塑料中的應(yīng)用創(chuàng)新

1.1合成紙(synthetic paper)專用料

       合成紙的英文名稱為synthetic paper，合成紙又叫塑料薄膜紙、聚合物紙、石頭紙等。它以聚烯烴等樹脂和無機(jī)填充物為主要原料，通過擠出工藝加工而成的制法是，首先把上述樹脂經(jīng)過熔融、擠壓、成膜，沿不同軸向拉伸，生成薄膜；然后，把該薄膜進(jìn)行“紙狀化”處理，使之變得不透明、白度提高，于是就制成了合成紙。這種紙的拉伸強(qiáng)度高，而且不怕水、不蟲蛀、有彈性、能隔熱、尺寸穩(wěn)定、表面平滑，適于書刊和印刷。多用來制漁業(yè)用紙、航空航海圖、穿孔卡片、耐水報(bào)刊、唱片封袋、商品標(biāo)簽、戶外廣告、名片等特種用紙。合成紙是一種塑料新型材料產(chǎn)品，同時(shí)具有塑料和紙的特征的多功能性材料。也是一種環(huán)保產(chǎn)品，具有比重適中、強(qiáng)度大、抗撕裂，印刷性好，遮光、抗紫外線，經(jīng)久耐用，經(jīng)濟(jì)環(huán)保等特點(diǎn)。由于合成紙的生產(chǎn)過程無污染，可以100%回收，循環(huán)使用，是現(xiàn)代紙張生產(chǎn)的一次重大改革。

合成紙?jiān)趪庖延腥嗄甑陌l(fā)展史，尤其在美國、日本、加拿大等發(fā)達(dá)國家，中國臺灣地區(qū)起步較早，發(fā)展較快。隨著全球環(huán)保意識的加強(qiáng)，普通纖維紙?jiān)斐纱罅凯h(huán)境污染，加快了合成紙的發(fā)展，新的合成紙品種的不斷出現(xiàn)，擴(kuò)大了合成紙的應(yīng)用范圍。目前，合成紙產(chǎn)品的世界銷售額每年以10%的速度遞增，合成紙部分取代普通纖維紙的步伐在加快。

        合成紙的種類，按生產(chǎn)原料的不同，分為PP合成紙、HDPE合成紙、PS合成紙、PVC合成紙、PET合成紙、ABS合成紙等；按填充劑的不同，分為填充CaC0₃型，粘土型，云母型及復(fù)合(兩種以上填充)型等；按生產(chǎn)方式的不同，分為壓延法(如柔軟型PVC)、流延法(如PP)、吹膜法(如HDPE)、雙向拉伸法(如BOPP)等；按結(jié)構(gòu)的不同，分為單層合成紙、三層合成紙、五層合成紙等。

1.2   注塑級塑料垃圾箱抗菌耐候多功能增強(qiáng)色母料

        塑料垃圾箱是廣泛用于公共環(huán)衛(wèi)，生活垃圾的集中收取過程中的垃圾分類并配套環(huán)衛(wèi)車自動(dòng)化垃圾傾倒。是醫(yī)療廢棄物的集中處理過程中的垃圾裝運(yùn)的好工具。

        舉世矚目的世博會(huì)2010年在上海開幕，當(dāng)時(shí)國內(nèi)外的朋友峰涌而來，參觀、學(xué)習(xí)、游玩、洽談等。大量游人的涌入，促進(jìn)當(dāng)代科技、文化、經(jīng)濟(jì)的交流、發(fā)展，涌現(xiàn)大量商機(jī)。同時(shí)在參觀、訪問、游玩之時(shí)，不可避免帶來大量生活垃圾。各種鮮艷明亮、五顏六色、千姿百態(tài)的普通常用和卡通造型塑料垃圾箱應(yīng)運(yùn)而生。這其中具有抗菌殺菌、耐候抗紫外線耐高低溫等功能的成本低廉垃圾箱，尤為環(huán)衛(wèi)部門青唻。普通塑料性能達(dá)不到上述要求，這就需要對普通HDPE注塑料進(jìn)行改性。而當(dāng)今國內(nèi)外生產(chǎn)改性塑料，主要有二種加工工藝。第一種是全造料法。即按配方將改性劑、塑料樹脂、加工助劑等一起混合擠出造料，成為改性塑料專用料；然后直接送入塑料加工機(jī)械加工成需要的塑料制品。第二種是母料法，也就是部分造料法，即按配方將改性劑、少量塑料樹脂、加工助劑等一起混合擠出造料，成為改性塑料母料；然后按配方規(guī)定的比例將母料與塑料樹脂混合均勻后送入塑料加工機(jī)械加工成需要的塑料制品。我們在多元復(fù)合共混改性理論的指導(dǎo)下，采用母粒法生產(chǎn)低成本抗菌殺菌、耐候耐高低溫等功能的塑料多功能母料，然后把該母料按一定比例加入到生產(chǎn)垃圾箱的原料中，經(jīng)簡單攪拌就可注塑生產(chǎn)垃圾箱。優(yōu)點(diǎn)是：用戶使用方便，操作簡單，簡化生產(chǎn)工藝過程，混合效果好，綠色環(huán)保，有利于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品性能指標(biāo)與降底成本。

二、碳酸鈣粉料在塑料改性中應(yīng)用之發(fā)展趨勢

2.1  標(biāo)準(zhǔn)化:

        對于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)流行一句話，就是:一流企業(yè)訂標(biāo)準(zhǔn)，二流企業(yè)鉆技術(shù)，三流企業(yè)買技術(shù)用標(biāo)準(zhǔn)。不管你的產(chǎn)品技術(shù)含金量如何高，甚至達(dá)到國內(nèi)外一流水平，由于核心技術(shù)不掌握、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不是你制訂，你仍然只是二流甚至三流企業(yè)。雖然碳酸鈣粉料在各行業(yè)中應(yīng)用越來越廣，生產(chǎn)廠家也越來越多，但很多都沒有對應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品的質(zhì)量供需雙方?jīng)]有統(tǒng)一參照與驗(yàn)收方法、儀器等。例碳酸鈣的粒徑，有用D₅₀，有用D₉₇，還有用篩余物的，這樣很不規(guī)范，使用不便，很容易引起商業(yè)糾紛，對碳酸鈣粉料行業(yè)的發(fā)展極為不利。

2.2  綠色化

        隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在提倡保護(hù)環(huán)境產(chǎn)品綠色化、解決白色污染、走循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展道路的今天，人們對填料的認(rèn)識也在不斷提高。礦產(chǎn)資源是有限的，怎樣把有限的資源經(jīng)過謀劃生產(chǎn)更多更好的產(chǎn)品，是一個(gè)重要的課題。碳酸鈣粉料來自大自然，隨著被加入塑料制品的廢棄而回歸大自然；或者隨著塑料的回收而回收。早在2003年中國塑料加工工業(yè)協(xié)會(huì)塑料改性專業(yè)委員會(huì)福州年會(huì)上，全體代表通過把添加無機(jī)礦物粉體的塑料納入無機(jī)粉體改性塑料環(huán)境友好材料之倡儀。

2.3  納米化

        納米材料是上世記80年代發(fā)展起來的新材料，被美國材料學(xué)會(huì)稱為“21世記最有前途的材料”，它是由金屬氧化物、無機(jī)非金屬或聚合物的納米級顆粒及它們的凝聚態(tài)固體和復(fù)合體組成。目前非金屬礦物原料制取納米礦物材料主要有四大類:A 天然納米礦物材料:許多非金屬礦物具有納米材料特性, 如石墨、蛋白石、沸石、海氣石等，被稱之為天然納米礦物材料。B 改性納米礦物材料:利用非金屬礦物的納米屬性將非金屬礦物經(jīng)物理或化學(xué)方法加工后，制成具有一定性能和用途的納米材料，例如膨潤土經(jīng)提純、改牲和分散處理后獲得的納米蒙脫石。C 合成納米礦物材料: 利用非金屬礦物的成份、結(jié)構(gòu)、形成條件等，通過物理或化學(xué)方法加工后，制成具有一定性能和用途的納米礦物材料，合成納米礦物材料與天然礦物的成份、結(jié)構(gòu)和性能幾乎相同，但成份更純，性能更為優(yōu)良。典型的例子是納米碳酸鈣。在聚丙烯或高密度聚乙烯納米碳酸鈣體系中，采用適當(dāng)分散處理方法，納米碳酸鈣含量僅3%～4％，塑料產(chǎn)品的沖擊強(qiáng)度提高了4倍。

2.4  母粒化和多功能化

        在生產(chǎn)實(shí)踐中，人們發(fā)現(xiàn)把碳酸鈣按照規(guī)定配方，將粉料、功能助劑、加工助劑、載體共混攪拌均勻后，再送入母料造粒流水線，造出以碳酸鈣為主的多功能母料粒子，再將多功能母料粒子按需要配比計(jì)量均勻混入塑料樹脂后，送入塑料成型機(jī)械加工成具有二種、三種---多功能塑料制品。優(yōu)點(diǎn)是使用方便，無環(huán)境污染之慮；缺點(diǎn)是成本高于直接混入法。例如碳酸鈣彩色填充改性色母料添加在塑料薄膜中，效果好價(jià)格低，具有染色和填充改性雙重功能，深受用戶歡迎。

2.5  彩色化

        我們生活在一個(gè)五光十色的彩色世界里，鮮艷奪目的塑料制品的色彩，改善了人們的生活質(zhì)量?？紤]到性價(jià)比，添加了填充母料的塑料制品的著色采用色粉直接上色，有時(shí)帶來表面色澤不均勻的缺陷。如果碳酸鈣粉料本身五光十色，不僅被加入塑料制品色彩鮮艷色澤均勻，還可節(jié)省著色弗用和防止色粉污染環(huán)境，可謂好處多多。

        一種彩色碳酸鈣粉的制造方法包括以下步驟：步驟一：提供碳酸鈣作為主料；步驟二：提供至少一種具有顏色的金屬鉻合染料；步驟三：提供乙醇、甲醇中任一種，作為溶劑；步驟四：在一定量的溶劑中加入一定量的含有金屬鉻合染料成份的染料，組成一種有色溶液；步驟五：在一定量的主料中加入一定量的有色溶液，充分?jǐn)嚢柚钡街髁铣蔀橐环N有色產(chǎn)品，烘干后包裝。

2.6  針狀化、纖維化

        隨著玻纖增強(qiáng)塑料的出現(xiàn)，人們早就認(rèn)識到粉料的外形長徑比高的添加在塑料中增強(qiáng)效果也高。近幾年來，針狀硅灰石、針狀水鎂石、鎂鹽晶須等紛紛涌現(xiàn)，碳酸鈣粉料可不可以也針狀化呢？

2.7  有機(jī)化

        將少量橡膠、彈性體或有機(jī)物包復(fù)碳酸鈣粉料后，再填充到塑料制品中，既保持了塑料制品的剛性，又顯著提高了增強(qiáng)(韌)效果，同時(shí)其它性能也有所提高。

2.8  輕量化

        早在上世紀(jì)下半葉起，為了降低塑料制品成本、改善某些性能，國內(nèi)外的部分塑料產(chǎn)品或多或少都添加了非金屬材料無機(jī)粉體，例如碳酸鈣等。但那時(shí)受到粉體加工機(jī)械水平的限制，2000目粒徑的粉料已是很細(xì)了。歷史進(jìn)入21世紀(jì)，現(xiàn)在粉體加工機(jī)械流水線可以加工粒徑大于5000目的粉體。同時(shí)無機(jī)粉體表面處理技術(shù)隨著各種新型偶聯(lián)劑的被開發(fā)，新的表面處理機(jī)械的出現(xiàn)并日益成熟。剛性粒子增強(qiáng)（韌）理論打破了只有橡膠、彈性體才能增強(qiáng)（韌）的神話。特別是近二年來，隨著石油價(jià)格上漲引起塑料樹脂原料價(jià)格爆炸性的上漲，在國內(nèi)塑料產(chǎn)品的價(jià)格上漲卻很有限，迫使人們尋找在保證質(zhì)量的前提下，降低成本的辦法，其中之一就是在塑料中添加碳酸鈣、滑石粉等填充劑。但很快人們就發(fā)現(xiàn)碳酸鈣的填充量超過某一臨界值，成本并沒有下降，相反塑料制品的其它部分性能受到影響。原因在于碳酸鈣的真比重一般大于2.4 g/cm³， 添加過多，必然引起塑料制品的比重增加，即同樣體積的塑料制品重量增加，重量增加的費(fèi)用抵消了添加填充劑引起的成本下降。

        要解決由于添加了填充劑導(dǎo)致塑料制品比重增加的問題，辦法有二個(gè)：一是尋找比重接近于1g/cm³甚至小于1g/cm³的非金屬材料，遺憾的是大自然中還沒有找到這樣的既廉價(jià)比重又接近于1 g/cm³的非金屬礦產(chǎn)品。第二個(gè)方法是采取各種各樣措施，使得添加了填充劑后整個(gè)塑料制品的比重比添加了沒有采取措施的碳酸鈣導(dǎo)致塑料制品比重增加時(shí)有所下降，同時(shí)其它物理機(jī)械性能基本不下降，這同樣達(dá)到碳酸鈣粉體輕量化的效果。

        據(jù)介紹，我國學(xué)者鐘孟光博士研制的多功能PVC增強(qiáng)助劑“MagFil-T”在無機(jī)粉體大量填充情況下，PVC制品的比重不變或基本不變，PVC制品的拉伸強(qiáng)度可提高10%～25%，PVC制品的彈性模量可提高10%～20%，PVC制品的沖擊強(qiáng)度可提高20%～60%。另據(jù)其介紹，其原理是：通過建立以表面沉積化學(xué)、金屬有機(jī)絡(luò)合化學(xué)、表面聚合理論和超網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淅碚摓橹饕卣鞯男滦徒缑婊瘜W(xué)設(shè)計(jì)理論，根據(jù)不同高分子材料的近程結(jié)構(gòu)、遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)、晶態(tài)結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)的不同，經(jīng)過精心設(shè)計(jì)分別開發(fā)出特殊粉體處理技術(shù)。

        我們正在研制開發(fā)的輕量化改性碳酸鈣及其母料，是在塑料多元復(fù)合共混改性理論指導(dǎo)下，從一個(gè)全新的視野，創(chuàng)新研制了無機(jī)粉體比重輕量化。目前，我們已經(jīng)小批量生產(chǎn)輕量化改性碳酸鈣的真比重為 1.9g/cm³(實(shí)測為1.89 g/cm³)，出廠價(jià)大約為2500元/噸。更輕真比重的輕量化改性碳酸鈣在研制中。有關(guān)原理就是將改性塑料作為一個(gè)體系通盤考慮，進(jìn)行多元復(fù)合共混改性處理，使得整個(gè)塑料制品體系比重下降。我們的產(chǎn)品，可以應(yīng)用在通用塑料和大部分工程塑料中。

        例如：河北省某一塑膠公司生產(chǎn)碳酸鈣改性PVC板材中，添加了15%碳酸鈣的PVC制品的真比重為1.55，添加了15%輕量化改性碳酸鈣的PVC制品的真比重為1.48。如改用添加25%輕量化改性碳酸鈣的PVC制品的真比重為1.53(其它性能指標(biāo)均滿足技術(shù)要求)，其比重小于添加了15%碳酸鈣的PVC制品。