前言

型材生產中，對填充料碳酸鈣有獨特的要求：分散效果好、粉塵污染低、下料穩(wěn)定、初期塑化較快、后期熔體粘度較低、白度較高、光澤度高、粉體與樹脂表界面作用強、價格便宜等。

   傳統(tǒng)PCC粉體采用Ca(OH)₂碳化沉淀的濕法制備工藝，存在粉體團聚、游離堿遷移等問題，需要進行表面活化處理。活化處理帶來粉體摩擦作用下降，粉塵漂浮時間長，要對PVC樹脂等原材料進行高速混合預塑化工藝，以獲得最佳的粉體均勻度。活化處理后的PCC，下料穩(wěn)定性增加，卻存在成本上升、易冒料、PVC樹脂初期塑化慢、后期熔體粘度較大、擠出電流高、PVC降解較快、穩(wěn)定劑和潤滑劑需要量大等的現象。

       GCC粉體采用碳酸鹽巖礦石干法研磨制備工藝，完美的避免了團聚、下料和游離堿問題，具有在擠出加工中粘度小、電流低、穩(wěn)定劑需求少、成本低的特點，卻也存在加工塑化差、制品表面光澤度低的問題。雖然大多力學項目可以通過配方或工藝調整，但是表面光澤度目前缺少經濟性的有效解決方法。

   新型工藝制備的碳酸鈣粉體，簡稱XCC，具有粉塵漂浮少、下料穩(wěn)定、初期塑化快、中后期擠出電流適中、價格便宜、制品表面光澤度近似PCC等的綜合特點，可以更好的滿足型材行業(yè)對碳酸鈣的諸多要求。

1實驗

1.1原材料

通用原材料：

PVC樹脂， SG5型，粉狀，天原化工；鈣鋅穩(wěn)定劑，粉狀，邁科高材；加工助劑，粉狀，邁科高材；氯化聚乙烯，AC315A，山東日科；鈦白粉，金紅石型R996，粉狀，四川龍蟒。

對比碳酸鈣樣品：

GCC，2000目，粉狀，蘭灃新材；PCC，未活化，粉狀，湖州科祥；XCC，未活化，粉狀，自制。

1.2實驗配方

PVC，100；鈣鋅穩(wěn)定劑，4；加工助劑，1.5；CPE，6；鈦白粉，5；碳酸鈣，16。

1.3實驗設備

混料設備：高速打粉機，28000n/min，上海緣沃工貿。

扭矩流變儀：RM-200C，哈普。

激光粒徑儀： mastersizer 3000，馬爾文。

SEM，飛納，發(fā)光體：CeB6晶體燈絲。

1.4實驗方法

1.4.1粉體預處理

用高速打粉機，將3種粉體預處理1min，預干燥處理，去時間效應。

1.4.2流變測試

采用扭矩流變儀，40 r/min，溫度（℃）設定：198、185、185、185℃。模擬高轉速擠出條件。

1.4.3吸油值

GB/T 19281-2014碳酸鈣分析方法，3.20吸油值的測定。

1.4.4粒徑分析

GB/T 19281-2014碳酸鈣分析方法，3.26.2激光粒度分析儀法。

2結果與討論

2.1流變性能分析

圖1為3種碳酸鈣樣品的扭矩流變曲線。

數據表明： XCC（綠色曲線）樣品，初期塑化基本與PCC（紅色曲線）樣品重合，而在中后期的扭矩低于PCC樣品，明顯高于GCC（藍色曲線）樣品。

XCC相比GCC，在PVC樹脂塑化初期，能提供類似PCC較多的表界面作用，有明顯促進塑化的效果。隨著整體塑化時間的延長，提升了制品力學性能和力學均勻性，降低冬季應力開裂風險。還能降低干粉料在擠出加工中從下料口或主機真空口等地方冒料的風險。在曲線中后期，XCC相比PCC，對PVC熔體有促進流動、降低粘度的效果，低電流或扭矩能有效緩解PVC熔體的降解，助于提升提出速度，增加擠出效率。

圖1：扭矩流變曲線圖（紅色PCC，綠色XCC，藍色GCC）

2.2光澤度

通過對扭矩流變儀測試制備的型胚進行目測觀測，GCC樣品明顯表面澀暗，而PCC和XCC表面光滑油潤。

圖2：型胚光澤度(GCC/ XCC/PCC)

2.3吸油值

XCC的吸油值介于PCC和GCC之間，比PCC未活化產品低31%，比GCC高32%。數據表明：XCC是一種不易團聚、表界面作用適中的產品，降低粉體在填充中對制品冬季開裂等韌性指標的影響。

表1：不同類型碳酸鈣產品的吸油值

2.4粒徑

按照GCC的粒徑分布標準，分析主流型材廠使用的PCC的粒徑分布，大約在1500~1800目之間，PCC粒徑分布不同批次間波動較寬，可能和粉體原生顆粒的強團聚和外觀結構有關。

碳酸鈣粉體的主要粒徑分布數據表明：GCC、XCC和PCC具有相近的模擬球形粒徑分布。

表2：不同類型的碳酸鈣粒徑分布

注：PCC-SD、PCC-ZC僅是特定工廠小樣的檢測數據，不能代表整體粒徑分布。

GCC與XCC的粒徑分布對比數據表明：GCC與XCC出現明顯的體積粒徑分布差異。

圖3：粒徑分布對比圖（GCC vs XCC）

3結論

XCC相比GCC和PCC，在對型材加工過程中的原材料混合、干混料下料、擠出初期塑化、熔體流動性和耐降解、定型模析出、制品光澤度、制品力學性能等方面，都經過綜合優(yōu)化，并具有以下特點：

1. a)     XCC與主流型材廠目前使用的GCC和PCC具有相似的粒徑分布。

2. b)       XCC在加工行為上綜合了GCC和PCC的優(yōu)點，具有下料穩(wěn)定、初期塑化較快，而中后期降低熔體粘度，對PVC熔體的擠出效率和穩(wěn)定有較大改善等特點。

3. c)       XCC在光澤度指標上，接近PCC，遠超GCC，降低下游配方調整難度。

4. d)       未活化的XCC產品，在加工中可以采用類似GCC的低速攪拌分散工藝，降低PCC需要高速分散和活化工藝帶來的粉塵漂浮污染和能耗增加等問題。

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