通過對晶型控制劑、硫酸鋇用量、表面改性劑配方等影響納米碳酸鈣性能的因素進(jìn)行試驗(yàn)研究，并用于PE 薄膜制備開展了應(yīng)用試驗(yàn)，為制備比重較小、分散性好、吸油值低的納米碳酸鈣提供思路。

一、 晶形控制劑用量對薄膜性能的影響

在制備納米碳酸鈣過程中分別添加0%、0.3%、0.6%、1.2%、2%(按納米碳酸鈣干基含量) 山梨糖醇，考察不同山梨糖醇用量對納米碳酸鈣及薄膜性能的影響(2)。由表可知：不加晶型控制劑山梨糖醇的空白樣，比表面積小，透明性較差；隨著山梨糖醇用量增加后，粒子變小，比表面積增大，有利于光線繞射，透明率提高；但是比表面積達(dá)到一定程度，吸油值增加，加工阻力增大，粒子之間作用力強(qiáng)，造成分散性下降。綜合考慮，確定山梨糖醇用量為納米碳酸鈣的0.6%。

晶型控制劑用量對薄膜性能的影響

二、包覆硫酸鋇用量對膜性能的影響

將納米碳酸鈣采用0%、5%、10%、15%(按納米碳酸鈣干基的) 等不同量的硫酸鋇進(jìn)行包覆，考察硫酸鋇用量對薄膜性能的影響。納米碳酸鈣的形態(tài)為立方體，加入硫酸鋇包覆納米碳酸鈣主要目的是形成具有海棉結(jié)構(gòu)的沉積層，產(chǎn)生一定的空隙率，改善分散性，提升光的透光率，進(jìn)而提高透明性。由表可知：隨著硫酸鋇用量的增加，納米碳酸鈣被硫酸鋇包覆，分散性和光透光率變好，當(dāng)用量達(dá)到10% 以上后，透光率變化不大，綜合考慮成本因素，確定硫酸鋇用量為納米碳酸鈣干基量的10%。

包覆硫酸鋇的量對膜性能的影響

三、 表面處理配方對膜性能的影響

添加5%～6% 的不同表面處理劑進(jìn)行試驗(yàn)，考察其對納米碳酸鈣及薄膜性能的影響。從下表可以看出，試驗(yàn)1中：硬脂酸皂中親水的COO- 基與Ca2+ 結(jié)合形成硬脂酸鈣，包覆在納米碳酸鈣表面形成包覆層，可以提高分散性和降低吸油值。試驗(yàn)2 中：磷酸酯是以磷為中心，具有烷氧基的偶聯(lián)劑，由多個(gè)親油長碳鏈基團(tuán)組成，在硬脂酸皂溶液中均勻分散后，與硬脂酸皂一起包覆在納米碳酸鈣表面，可降低吸油值，提高分散性和光透過率。試驗(yàn)3 中：檸檬酸三丁酯是一種良好地增塑劑，與PE 母粒具有相容性好、增塑效率高、耐候性強(qiáng)，檸檬酸三丁酯溶解于硬脂酸皂中，吸附到納米碳酸鈣表面，提高納米碳酸鈣與PE 的相溶性，提高分散性和光透過率。試驗(yàn)4 中：通過硬脂酸皂溶解磷酸酯和檸檬酸三丁酯，包覆到納米碳酸鈣表面，硬脂酸皂可提高分散性，磷酸酯偶聯(lián)劑具有增強(qiáng)效果，檸檬酸三丁酯增加相溶性，可以降低吸油值，提高分散性和提高光透過率。綜合來看，試驗(yàn)4 配方具有低的吸油值、好的分散性和可見光透過率。

表面處理配方對膜性能的影響

四、納米碳酸鈣性能

本試驗(yàn)制備的納米碳酸鈣與GB/T 19590－2011 中橡膠塑料用納米碳酸鈣指標(biāo)對比。從表中可以看出，本試驗(yàn)納米碳酸鈣達(dá)到I 型標(biāo)準(zhǔn)，從圖1 電鏡看平均粒徑為40nm，圖2 激光粒徑儀測試D50 為0.43μm，D97 為6.6μm，具有良好的分散性。

本試驗(yàn)的納米碳酸鈣與GB/T 19590-2011的指標(biāo)對比

五、 替代納米硫酸鋇性能對比

采用表1 配方，將本試驗(yàn)制備的納米碳酸鈣(A)與納米硫酸鋇(B) 采用同樣份數(shù)進(jìn)行混料、造粒制備母粒，吹膜制備薄膜，并檢測其透明性和分散性(表6)。從表6 可以看出，采用本試驗(yàn)制成的納米碳酸鈣，制備的薄膜在分散性及透光率等性能上達(dá)到納米硫酸鋇指標(biāo)，而母粒比重2.15g/cm3 相比納米硫酸鋇母粒比重小50% 以上，同樣量的母粒吹膜面積大，可降低母粒的生產(chǎn)成本，具有良好的市場前景。

納米碳酸鈣（A）和納米硫酸鋇（B）性能比較