從材料學(xué)角度分析，塑料應(yīng)用中的高比強度、高比模量、高韌性、耐磨損等均與塑料韌性和強度有關(guān)。塑料強度和韌性是結(jié)構(gòu)材料中兩個特別重要但又相互矛盾的力學(xué)性能。
01
碳酸鈣增韌塑料的優(yōu)勢
碳酸鈣是塑料行業(yè)中應(yīng)用較多，較為常見的一種無機填料，其原料豐富，工藝成熟，價格實惠，廣泛應(yīng)用于五大塑料制品中。以超細或納米碳酸鈣材料而論，本身具有極高的表面積，在高分子聚合物中可以顯著提高材料的抗沖擊性能(韌性)，對拉伸強度、斷裂伸長也具有提升作用。在與聚合物復(fù)合時，納米顆粒的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)以及協(xié)同效應(yīng)，將使復(fù)合材料的綜合性能有極大提高。
02
碳酸鈣填充改性塑料的方法
2.1 溶膠凝膠法
該法是在高化學(xué)活性的硅氧烷金屬化合物等前驅(qū)體體系中進行，前驅(qū)體發(fā)生水解反應(yīng)和縮合反應(yīng)形成穩(wěn)定且均勻的透明凝膠體系，同時形成CaCO3粒子，且粒子高度分散在凝膠體系中。隨著時間的推移，凝膠體系逐漸失去流動性，再對凝膠進行干燥或燒結(jié)處理，得到納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。該法使CaCO3在有機基體中高度分散，充分發(fā)揮納米材料的性能優(yōu)勢，所制備復(fù)合材料的各項性能優(yōu)良。但該法由于在干燥過程產(chǎn)生收縮應(yīng)力，導(dǎo)致很難獲得大批量產(chǎn)品，無法進行工業(yè)化生產(chǎn)。
2.2 原位聚合法
該法是按一定比例將CaCO3均勻混入塑料單體中，在塑料單體發(fā)生聚合反應(yīng)制備高分子塑料時，由于CaCO3粒子與塑料單體發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)，使CaCO3能夠有效附著在塑料單體表面，并隨著單體的縮聚過程均勻的分散在塑料基體中。利用該法制備復(fù)合材料，反應(yīng)條件溫和，可在不改變無機納米粒子自身特性的情況下具有優(yōu)異的成型效果。但目前使用技術(shù)還不成熟，未能大范圍使用。
2.3 共混法
該法是利用物理共混的方式，用乳液共混、熔融共混和機械共混的形式，將CaCO3粒子混入已經(jīng)縮聚成型的塑料基體中。共混法具有過程簡單可控，設(shè)備簡單，碳酸鈣和塑料基體的制備可分步進行，互不干擾，可批量生產(chǎn)等優(yōu)勢，也是目前塑料改性最為常見的方法之一。不過，共混過程中碳酸鈣如何均勻分散在塑料基體中也是個長久課題。
03
碳酸鈣增韌塑料技術(shù)展望
從宏觀角度來看，未來塑料增韌增強主要向材料復(fù)合技術(shù)路線發(fā)展。如通過選用低成本的無機材料，通過納米粉體、一維結(jié)構(gòu)材料(硅灰石、碳酸鈣晶須、短玻璃纖維)、二維結(jié)構(gòu)材料(滑石粉、云母粉、石墨烯)三維結(jié)構(gòu)(硫酸鋇、玻璃微珠等提高材料綜合性能，制備成母料，既可以替換納米增韌母料，也可以替換玻璃纖維增強母料，具有較寬的適應(yīng)性。
結(jié)語
對碳酸鈣而言，價格是一個優(yōu)勢，能有效確保使用量；形貌可加工性是另一個優(yōu)勢，例如碳酸鈣晶須、球形、多孔、餅狀等；品類豐富，有輕鈣、重鈣、納米鈣等同源多樣化產(chǎn)品，粉體屬性存在多樣化，能與多種礦物復(fù)配，面對普通性質(zhì)的粉體材料和塑料制品，碳酸鈣廣泛的普適性也是一個較大優(yōu)勢。
