碳酸鈣在塑料中應(yīng)用現(xiàn)狀及重要意義
碳酸鈣是塑料中使用的粉體材料中最重要的一類，在每年使用的600多萬t各種無機粉體材料中，碳酸鈣的用量達到70%以上，本文重點將碳酸鈣在塑料中的應(yīng)用概況 作一敘述，供大家參考。
通常把天然礦石磨碎得到的粉末稱之為重質(zhì)碳酸鈣，而把通過化學(xué)反應(yīng)得到的沉淀 碳酸鈣稱之為輕質(zhì)碳酸鈣。在碳酸鈣行業(yè)，用沉降體積來區(qū)別碳酸鈣屬于重質(zhì)的還是輕 質(zhì)的。沉降體積即在無水乙醇中完全依靠重力沉降時碳酸鈣的體積，2.5mL/g以上稱之 為輕質(zhì)碳酸鈣，1.2～1.9mL/g稱之為重質(zhì)碳酸鈣。
塑料作為一種新型合成材料，已廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)和人民生活中。通常生產(chǎn)塑料 制品的原料是采用純樹脂，如聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等直接 加工成型。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展，對塑料制品材料性能提出更高的要求，純樹脂顯得 力不從心，相反在純樹脂中添加各類無機粉體，可以提升塑料樹脂的各類性能，以達到 所需要的技術(shù)指標和高性價比，其中用量最大的礦物材料便是碳酸鈣。塑料改性加工行 業(yè)和碳酸鈣行業(yè)結(jié)合起來，促進了塑料改性的發(fā)展，在塑料行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新中起到了積 極作用。
一、碳酸鈣在塑料工業(yè)中應(yīng)用的重要意義
1 替代部分塑料，節(jié)約石油資源
我國塑料中的無機材料大約每年需600多萬t，無機礦粉按質(zhì)量計算可以替代600 多萬t塑料，相當于6個燕山石化的產(chǎn)量。用相對儲量豐富的碳酸鈣代替石油產(chǎn)品，每 年少用數(shù)百萬噸合成樹脂，即可以節(jié)約大量的石油。我國目前石油產(chǎn)品年進口量已過億 噸，通過使用無機粉體節(jié)約石油，無疑是對國家的重大貢獻。與節(jié)約原油相比，能源的 節(jié)省也很明顯，相對合成樹脂產(chǎn)品從石油勘探開采、運輸、裂解、合成整個過程所需的 能源消耗，碳酸鈣的生產(chǎn)要簡單得多，一噸產(chǎn)品的投資和能源僅及合成樹脂的數(shù)百分之 一。合理地大量使用碳酸鈣粉體對于建設(shè)節(jié)約型社會，實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有重要 意義。
2 降低塑料制品生產(chǎn)成本
近年來，世界石油資源日益緊缺，國際石油價格暴漲，導(dǎo)致合成樹脂價格長期居高 不下，眾多塑料制品廠難以生存，紛紛尋求降低原材料成本的辦法，以求維持產(chǎn)品的市 場競爭力。
碳酸鈣是資源豐富、價格低廉的無機礦物粉體，普通碳酸鈣300～600元/t，而烯 烴樹脂價格在9000～15000元/t，聚氯乙烯價格在7000～8500元/t，樹脂比鈣粉的價格 高出20～30倍，改性母料的價格也只有樹脂的1/5～1/3。如果在塑料制品中添加 5%～30%的母料，扣除密度因素，每噸塑料制品還可降低成本幾百元到數(shù)千元，企業(yè) 生產(chǎn)效益非常明顯。
在塑料制品中加入適量鈣粉，還可以改善塑料制品的印刷性、觸摸感、降低注塑等 產(chǎn)品的收縮率，在降低生產(chǎn)成本的同時，改善產(chǎn)品性能，提高產(chǎn)品的市場競爭力，產(chǎn)生 明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。
3 碳酸鈣粉體在塑料中的環(huán)保效益
以往的塑料材料主要通過追求優(yōu)異的使用性能，而較少考慮或根本不考慮使用后在 自然環(huán)境中的可消納性，致使塑料材料在使用后被隨便丟棄，并被社會冠之以 ‘白色 污染’，給自然景觀和生態(tài)環(huán)境帶來一定的影響。在提倡保護環(huán)境產(chǎn)品綠色化、解決白 色污染、走循環(huán)經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展道路的今天，人們對填料的認識也在不斷提高。作為 填料的碳酸鈣來自大自然，隨著被加入到塑料制品后而廢棄，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)會塑料改性專業(yè)委員會福州年會上， 全體代表發(fā)出把添加無機礦物粉體的塑料納入環(huán)境友好材料的倡議。由于碳酸鈣材料不 僅應(yīng)用在塑料中，它還廣泛應(yīng)用在涂料、油漆、造紙、醫(yī)藥、日化、建材等各行各業(yè) 中，加快無機粉體環(huán)境友好材料在各行業(yè)中新產(chǎn)品的研究開發(fā)產(chǎn)業(yè)化的步伐，造福人 類，是當前科研、生產(chǎn)的前沿課題。
近年來的研究成果表明，碳酸鈣等無機粉體材料在制造環(huán)境友好塑料材料方面 已發(fā)揮了重要作用。碳酸鈣有利于塑料材料的降解，聚乙烯薄膜中有碳酸鈣粉末 時，由于在填埋后碳酸鈣有可能與CO2和H2O反應(yīng)，生成溶于水的Ca (HCO3)2而離 開薄膜。留下的微孔，將增大聚乙烯塑料接觸周圍空氣和微生物的面積，從而有利 于進一步降解。填加碳酸鈣有利于聚乙烯的焚燒，對于無回收利用價值或回收利用 再生的代價太大不宜再回收時，填埋又要占據(jù)大量土地，焚燒仍然是可選的處理方 法。多數(shù)城市固體廢棄物的外包裝 (垃圾袋) 能否安全燃燒并燃燒完全，是焚燒技 術(shù)的關(guān)鍵之一，而燃燒時，塑料溶化容易形成黏壁現(xiàn)象，無機粉體的加入能夠使得 這一問題得到極大的改善。因此，日本要求包裝袋內(nèi)至少添加15%的無機填料; 廢 棄塑料在填埋后，碳酸鈣不含有對人體有害的重金屬，因此對填埋后地下水質(zhì)無有 害影響。
4 提高塑料制品的物理性能
碳酸鈣粉體在塑料中的填充改性技術(shù)發(fā)展迅速，人們發(fā)現(xiàn)碳酸鈣不僅價廉，起到增 量、降低成本的作用，而且對于所填充的基體塑料有顯著的改性作用。清華大學(xué)高分子 研究所依據(jù)界面誘導(dǎo)與調(diào)控理論和應(yīng)用技術(shù)，可以把重質(zhì)碳酸鈣作為抗沖改性劑使用， 在重鈣添加量達到50%時，填充高密度聚乙烯的缺口沖擊強度比純高密度聚乙烯提高 數(shù)倍，甚至十幾倍。這種以碳酸鈣粉體為主體材料，經(jīng)過獨特的表面處理技術(shù)使填充塑 料的沖擊性能 (韌性) 得以顯著提高，而同時材料的拉伸強度和彎曲模量 (剛性) 未 顯著降低的改性技術(shù)稱之為剛性粒子增韌。近年來在這些方面已取得多項研究成果，如 納米增韌技術(shù)、活化包覆改性技術(shù)等。
來源：中國粉體技術(shù)網(wǎng)
來源：中國粉體技術(shù)網(wǎng)
