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PVC行业中改行纳米碳酸钙的应用

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PVC行业中改行纳米碳酸钙的应用

摘要：PVC行业的发展伴随了我国的发展初期，PVC技术也随着我国科技和经济的快速发展而逐渐发展成熟，并趋向产能升级阶段，产能已经达到千万吨。但是社会的发展和环保意识苏醒，PVC行业作为高污染行业，政府也针对出台多项政策，规范其生产流程，促进PVC行业的绿色、低碳、可持续发展。纳米碳酸钙是一种无机填充物，也是PVC行业中最常见的填充剂，它对PVC制品的性能有很好的提升作用，纳米碳酸钙在PVC行业中的应用已经有广泛的研究和应用。本文针对纳米碳酸钙的表面处理技术和纳米碳酸钙在PVC行业中的应用进行探究。

关键词：PVC；纳米碳酸钙；应用

塑料的填充改性历史悠久，PVC制品生产加工中最常用的填充剂就是纳米碳酸钙，塑料制品中填充纳米碳酸钙目的有两个：第一个目的就是为了增加PVC制品的产量，同时降低PVC制品的生产成本，提升产品的经济效益；第二个目的就是为了提升PVC制品的性能，在PVC制品中添加纳米碳酸钙可以提高PVC制品的尺寸稳定性、刚度和耐热性等。但是，纳米碳酸钙的表面处理技术和纳米碳酸钙与PVC的复合技术对PVC制品的性能有很大影响。在实际应用过程中，要注意碳酸钙的填充量和表面活性，来达到改善PVC制品性能的目的。

1.

纳米碳酸钙的表面处理技术

纳米碳酸钙拥有多种纳米效应，其中就包括表面效应、体积效应和量子尺寸效应等，也是因为拥有多种纳米效应，所以在多种行业中都有广泛的应用，例如橡胶行业、塑料制品行业、造纸行业等。但是在将无机纳米碳酸钙应用到PVC行业中就出现了问题，因为二者具有不相容性，在一段时间内，纳米碳酸钙很难应用到PVC行业中。但是随着科技的进步，科研人员通过纳米碳酸钙的表面进行改性，来改善二者的相容性，促进了纳米碳酸钙在PVC行业的应用，提升了PVC制品的性能。纳米碳酸钙的表面改性方法可以通过物理或者化学方法进行，物理方法就是让改性剂吸附在纳米碳酸钙表面，形成一层包膜；化学方法是让改性剂在纳米碳酸钙表面发生反应，形成包膜。形成的包膜可以有效降低碳酸钙颗粒之间的附聚力，让纳米碳酸钙和PVC材料结合紧密[1]。现阶段，我国在纳米碳酸钙改性时用到的改性剂有多种，包括表面活性剂、偶联剂等等。

1.

干法改性

干法改性的过程更加简单一些，也比较适用于纳米碳酸钙的表面活性处理，干法改性的主要操作就是将纳米碳酸钙干粉和偶联剂直接进行混合，操作非常简单方便。偶联剂可以对纳米碳酸钙进行改性的原理也较为简单，就是偶联剂的分子两端分别与纳米碳酸钙和PVC材料中的分子链发生化学反应，从而形成稳定的化学键，就像“手拉手”一样把纳米碳酸钙和PVC材料结合在一起，并且结合后的产物还具有很高的物理性能。科研人员在实验时还研究了不同的偶联剂的效果，例如新型铝酸酯偶联剂和钛酸酯偶联剂，结果表面，在一定条件下，不同的偶联剂都可以很好的将碳酸钙和有机材料结合。

1.

湿法改性

湿法改性的操作较为复杂，但是在改性质量方面有很大的优势。湿法改性是要将纳米碳酸钙制成碳酸钙悬浮液，并在悬浮液中添加改性剂（湿法改性的改性剂包括处理机、分散剂和溶剂），改性的条件就是在一定的温度和机械力作用下进行碳酸钙表面改性处理。湿法改性的改性剂除去表面活性剂之外，还会用到一些偶联剂对纳米碳酸钙进行改性，例如使用钛酸酯偶联剂或者铝酸酯偶联剂等。有研究人员发现，当改性剂选择钛酸酯偶联剂时，温度设置为85℃，改性剂剂量在2.5％到3％之间时，纳米碳酸钙的活化程度最佳，可以达到接近100％，同时，吸油量也降到较理想值。

在对纳米碳酸钙进行改性处理时，不同的改性方法会有不同的效果，也会面临不同的问题，同样的，改性剂的选择也要考虑多方面因素，才可以更好的将纳米碳酸钙和PVC行业中，提升PVC制品的性能。干法改性的优点就是便于操作，但其同样存在缺点，那就是干法改性需要提前对纳米碳酸钙进行烘干处理，烘干时纳米碳酸钙会发生自身团聚现象，在加入改性剂进行改性时，团聚体表面会被改性剂改性，但是团聚颗粒内部却没有进行改性。湿法改性虽然操作要麻烦一些，但是在改性时可以确保纳米碳酸钙表面都被处理过。改性剂的选择要考虑到和纳米碳酸钙能够结合，还要能够和PVC分子结合，这样才可以让纳米碳酸钙和PVC制品结合紧密，提升PVC制品的刚性等性能[2]。

1.

纳米碳酸钙与PVC的复合技术

1.

原位聚合法

原位聚合法就是让纳米碳酸钠和氯乙烯单体进行充分混合，让纳米碳酸钠可以均匀的分散在氯乙烯单体中，这时，纳米碳酸钠就会和氯乙烯单体发生化学反应或者是吸附，带有纳米碳酸钙的氯乙烯单体就会进行原位聚合，最后生成PVC/纳米碳酸钙复合树脂。据科研人员研究显示，原位聚合法的聚合转化率和纳米碳酸钙的使用量、降压时间等因素都有关系；同时，采用湿法改性的纳米碳酸钙可以更好的分散在PVC树脂中。

1.

熔融共混法

熔融共混法是要在高温搅拌锅中加入纳米碳酸钙、加工助剂和PVC树脂，同时用100℃到110℃之间的高温将材料进行初步混合，以达到让纳米碳酸钙和PVC树脂的分散和吸附；接下来就是加工PVC树脂，在树脂颗粒熔融时，纳米碳酸钙的有机端就会和PVC分子链发生结合，最终PVC材料就会提升性能。这种方法的优势就是操作简单，并且工艺成熟，加工后的PVC材料的力学性能有显著提升，是各大企业常用的处理PVC材料的方法之一。这种方法在应用时也有一点注意事项，就是改性纳米碳酸钙的添加量要有严格控制，添加量过高时，纳米碳酸钙就会在PVC基体中发生严重的团聚现象，PVC材料的力学性能反而会降低，破坏材料。同时，也有研究表明[3]，选择不同的改性剂，对PVC复合材料的性能改变和提升是不同的，同时，纳米碳酸钙的质量分数不同，导致的结果也不同，在实际的应用过程中，要实际根据具体情况去选择合适的改性剂，选用适宜的纳米碳酸钙的量。

1.

其他复合技术

在将纳米碳酸钙应用到PVC材料中技，除去上述两种复合技术外，专家学者还研究了一些其他的复合技术。有一项技术是采用硼酸酯和甲基丙烯酸甲酯在纳米碳酸钙表面发生反应，反应后的产物就是硼酸酯/甲基丙烯酸甲酯/纳米碳酸钙复合材料，将这种材料和PVC在聚合时，可以更好的提升PVC材料的力学性能和耐热性，其原因也很简单，就是硼酸酯/甲基丙烯酸甲酯/纳米碳酸钙最外层的物质可以更好的和PVC树脂相容，保证纳米碳酸钙粒子在聚合物中均匀分散。也有研究表明，若是在对纳米碳酸钙改性时选择的改性剂是烯酸六氟丁酯/丙烯酸丁酯材料，那么在氯乙烯聚合的后期，在氯乙烯中加入上述方法改性后的纳米碳酸钙，最终的PVC树脂的韧性是最好的，但是要把加入的纳米碳酸钙的质量分数控制在10％。

1.

技术展望

随着科技的发展和PVC材料的使用，纳米碳酸钙在PVC生产行业中一定会得到更加广泛的用途，利用改性纳米碳酸钙对PVC材料进行性能提升，扩大PVC材料的应用领域，同时也为PVC材料的制备提供多种渠道。随着科技的发展，我国也在不断的研究PVC材料的新的加工技术，以期待可以制备出更高性能的材料；同时也注重对原有材料的性能提升，对原有加工技术进行改进和优化，以促进PVC行业的发展。虽然我们现在以及将PVC材料进行过升级，也有多种改良PVC材料性能的手段和方法，但是此技术依然有广阔的发展空间，工艺也需要不断进行优化，让其更加简单高效，最大程度上提升PVC复合材料的性能，促进行业的发展[4]。

结束语 综上所述，PVC材料在日常的生产生活中都有着十分广泛的应用，也对我们的生产发展有重要作用。但是在实际的应用过程中，PVC材料还有很大的升级空间，本文研究的将改性纳米碳酸钙应用到PVC 行业中，可以很好的提升PVC材料的刚性、韧性和耐热性的，促进PVC材料的应用，同时也促进PVC产业的发展，加快我国的经济发展。

参考文献：

[1]李文雅.硅烷包覆碳酸钙对PVC复合材料性能的影响[J].塑料科技,2020,48(6):3-4.

[2]覃玲意,陈小鹏,钟玲萍,等.纳米碳酸钙的皂化程度对硅酮密封胶性能的影响[J].化工技术与开发,2021,50(7):5-6.

[3]邓克文,彭鹤松,邓鹏,等.湿法超白超细碳酸钙在PVC压延膜中的应用[J].山东化工,2019,48(18):4-5.

[4]杨雷,邓金营,邓长征,等.纳米碳酸钙的合成、表面改性以及应用[J].广东化工,2019(5):2-3.

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纳米碳酸钙在pvc中的应用

纳米碳酸钙在pvc中的应用

1 纳米碳酸钙在PVC生产中的应用

GERKS

纳米碳酸钙由于其体积效应,与普通碳酸钙相比,纳米碳酸钙具有优异的性能。它在塑料、橡胶等高分子材料中具有补强作用,可提高产品的机械性能;或者在保证性能不变的条件下增加填料的用量,降低生产成本。因此,纳米碳酸钙的制备以及在塑料、橡胶、油墨等领域中的应用成为国内的研究热点。

然而,由于纳米碳酸钙具有极高的表面过剩自由能和较强的表面极性,因此纳米碳酸钙在制备、贮存过程中极易发生团聚,致使纳米碳酸钙的团聚粒径(即实际使用时的粒径)明显升高。这一问题成为困扰国内碳酸钙行业在纳米碳酸钙产品开发、生产和应用方面取得较大发展或突破的一个瓶颈。

1、 材料与方法

1. 1 试剂

活性（改性）纳米碳酸钙(G-101);聚氯乙烯(PVC)树脂,一级品;轻质活性碳酸钙,质量分数为96.5%;三盐基硫酸铅、二盐基硫酸铅,优等品;氯化聚乙烯(CPE),工业级;氧化聚乙烯蜡(OPE),工业级;硬脂酸(HST),工业级;丙烯酸酯类系列改性剂(ACRO401),一等品;钛白粉AO105(TiO2) ,工业级。

1. 2 仪器

SKO160B型开放式炼塑机;高速捏和机;注塑机;单螺杆挤出机;双螺杆挤出机;特型混合机;JLO1166型激光光散射粒度分布测试仪;HO7000型透射电子显微镜。

1. 3 贮存稳定性测试

将生产入库的活性纳米碳酸钙产品取样，对其入库前及入库一定时间后的团聚粒径进行测量。

1. 2. 2 硬质PVC的机械性能测试

2 硬质PVC的拉伸屈服强度和断裂伸长率根据GB1040-92测定;冲击强度根据GB1043-93测定.将活性纳米CaCO3和市售的轻质活性CaCO3分别添加到PVC树脂中,再分别加入相同的其他助剂,经过热混、冷混、拉片、注塑等工艺制成样片。硬质PVC样片的实验配方为:以加入的PVC质量为基准,三盐基硫酸铅质量分数2%,二盐基硫酸铅质量分数1%,CPE质量分数7%,OPE质量分数0.3%,ACR质量分数1.5%,TiO2质量分数1%,HST质量分数0.3%.纳米碳酸钙(平均团聚粒径400nm)和轻质活性CaCO3(平均团聚粒径1.78μm)的质量分数在5%～50%范围内。

纳米碳酸钙在造纸行业中的应用

纳米碳酸钙在造纸行业中的应用

纳米碳酸钙在造纸行业中的应用

摘要：纳米碳酸钙在我国造纸行业中又被称为超细碳酸钙，由于其拥有良好的物理和化学性质，在造纸行业中得到广泛应用。本文对纳米碳酸钙在国内造纸行业中的应用进行简单介绍，以其为造纸行业中相关研究提供参考。

关键词：纳米碳酸钙；纸

自20世纪80年代中期纳米材料问世以来，它已广泛应用于各个工业领域，在国民经济和高科技领域的支柱产业中显示出巨大的潜力，并受到全世界的广泛关注。纳米技术与信息技术和生物技术一起，已成为21世纪社会发展的三大支柱技术。这是世界主要大国的战略制高点。20世纪90年代以来，中国高度重视纳米技术的研究，推动了纳米材料的产业化。在这个过程中，纳米碳酸钙已成为为数不多的工业化品种之一。纳米碳酸钙材料来源简单，价格低廉，毒性低。它具有污染小，白度高，填充能力强的特点，已成为造纸行业最常用的填料之一。

1碳酸钙在造纸的行业中的应用概况

在中国的造纸工业中，随着造纸技术从酸性造纸技术向中型和碱性造纸的转变，碳酸钙被广泛应用于造纸工业。作为造纸填料的碳酸钙具有以下优点：（1）高白度；（2）体积大（3）耐久性；（4）透气性；（5）作为二氧化钛的补充剂；（6）高耐磨性，高耐腐蚀性；（7）改善柔软度；（8）油墨吸附性能；（9）降低紫外线吸收；（10）能够控制纸张的燃烧性能。另外，作为碳酸钙作为碱性填料，它具有pH缓冲作用，以使碱性上浆剂的pH稳定在7.5和8.0之间。

使用的碳酸钙量急剧增加有两个原因。一个是由于碱性造纸的发展，碳酸钙是填料。另一个原因是研磨技术的发展使得天然碳酸钙颗粒的细度能够制造纸张。该层的光滑度超过沉淀碳酸钙的平滑度，与用高岭土研磨碳酸钙的成本相比，导致涂覆纸上细磨碳酸钙的量急剧增加；可以减少涂覆胶粘剂的使用，并且可以降低成本。重新研磨碳酸钙的流变性可以降低造纸机的干燥能耗。

纳米碳酸钙在PVC防石击涂料中的应用

纳米碳酸钙在PVC防石击涂料中的应用

纳米碳酸钙在ＰＶＣ防石击涂料中的应用　上海福海科技有限会司　蒋鼎丰　上海建筑材料集团新材料有限公司所属的上海　雪美精细化工厂是我国最早开展纳米碳酸钙研究和　生产制造的企业之一。成功地将自行研制和具有自　主知识产权的ｘＭ３０２型纳米级活性碳酸钙应用于　上海桑塔纳轿车ＰＶＣ车底防石击涂料和ＰＶＣ焊缝　密封胶产品中，并逐渐取代了价格昂贵的英国ＩＣＩ　公司的Ｗｉｎｎｏ６Ｉ　ＳＰＴ粉料。上海雪美精细化工厂的　这一科研成果，为我国纳米碳酸钙的研制、生产以及　用纳米碳酸钙改造传统涂料产业注入了高科技含量，　成为我国应用纳米材料提高涂料性能和赋予其特殊　功能的成功典范。　１　ＰＶＣ防石击涂料爰其性能特点　汽车在高速行驶过程中，公路上的碎石泥沙会因　为车轮的高速转动作用而以较大的速度冲击车辆的　底盘、挡泥板等部位，造成受冲击部位底漆的漆膜成　碎片脱落，脱落漆膜的金属会由此而发生腐蚀，整个　车体也会因此从底部开始发生严重的锈蚀而破坏　以　往我国汽车涂装业用廉价的沥青类涂料作车底涂料，　因此，发生车身早期腐蚀的现象十分严重。８０年代　初，上海汽车工业与西德大众公司合资引进了桑塔　纳牌轿车生产技术，同时也使用了从西德进口的　ＰＶＣ防石击涂料。ＰＶＣ防石击涂料主要是通过涂膜　的缓冲作用、内耗作用和耐冲作用来达到抗石击目　的。即：依靠涂膜的厚度及弹性，延长冲击力的作用　时间，减少冲击力；依靠涂膜的粘弹性，将一部分冲击　能转换成热能而消散；依靠涂膜的强韧性，使涂膜能　经受剩余冲击能的作用而难以破坏，但涂膜要达到上　述作用必须符台以下几个条件：　（１）涂膜玻璃化温度转变区和使用温度范围（即　石击时的材料温度）要尽可能一致。　（２）在使用温度范围内涂膜有较高的阻尼值。　（３）涂膜有较大的抗张强度和断裂伸长率。　（４）涂膜应能容易施工成较厚的涂层。　要满足以上条件，仅依靠ＰＶＣ糊本身所具备的　２２－《上海建材》２００２年第１期　

一一？　■　鞠　霜　’　优良性能还是远远不够的，必须通过改性。在引进的　ＰＶＣ防石击涂料的配方中，添加了英国ＩＣＩ公司生　产的ＷｉｎｎｏｆｆＩ　ＳＰＴ粉料助剂，该助剂对于ＰＶＣ防石　击涂料的改性具有十分重要的作用。ＳＰＴ粉料助剂　其实是粒径为５　９０１１１１２，晶形呈球状或立方体状的　纳米级活性碳酸钙。这一重要发现，使科研人员认识　列纳米级活性碳酸钙具有赋予ＰＶＣ防石击涂料特　殊性能的功能。　２纳米碳酸钙在ＰＶＣ防石击涂料中的功能　纳米碳酸钙由于其纳米尺寸效应，大的比表面　积，表面原子处于高度活化状态以及与聚台物有很高　的界面相互作用，当添加于ＰＶＣ防石击涂料中后，使　涂料获得特殊的改性功能。　（１）晨宽玻璃化转变区范围，呈现较高阻尼值　涂料是一种具有粘弹性应力一应变行为的物质．　从涂料动态力学性能曲线中，可以得到材料的玻璃化　转变温度Ｔｇ。Ｔｇ表明粘弹性物质从高模量、高抗张强　度、低伸长率的玻璃态向低模量、低抗张强度、高伸长　率的橡胶态转变的温度。在低于　时，热能不足以使　聚台物链段作整体运动，只允许原子在平衡位置附近　运动，呈现了高模量和低阻尼，任何形变都有可能引　起化学键的扭曲和断裂，因此抗石击性差；当温度逐　渐升高时，链段运动逐渐解冻，当温度接近　时，模　量迅速减小，阻尼增加，冲击能可以转化成热能而消　散，此时涂料有较好的抗石击性；当温度超过　时，　链段可自由运动，此时模量减小，阻尼也减小，低模　量的材料强度降低，石击时就出现在冲击点直接穿　透涂膜的现象。因此，通常希望石击时的材料温度与　玻璃化转变温度　一致或接近，但出现这样机率的　范围较窄。如果设想将玻璃化转变区的温度范围拓　宽，那么呈现较好抗石击性的温度范围也就扩大，抗　石击性能也就会越好。人们将加有大量纳米碳酸钙　和未加纳米碳酸钙的增塑ＰＶＣ材料的动态力学性　能进行比较研究，发现纳米碳酸钙的加入使模量和　；　维普资讯 玻璃化温度提高，并大大展宽了玻璃化转变区的范　围，同时使材料在很宽的温度范围内呈现较高的阻　尼值（见图１）。这是由于分散于涂料中纳米碳酸钙颗　粒极其细小，在一定体积分率下，粒子数急剧增加，粒　子阃平均距离缩小，任何两个粒子进入相互吸引区　的机会迅速增加，导致粘度增加。当材料受到外力冲　击作用时，大量颗粒质点之间的滑动增加了材料的　内摩擦（阻尼），这种内摩擦将吸收较多的冲击能使　之转化为热能而消散，体现在较大的温度范围内有　较高的阻尼值。　

添加剂助PVC提高耐寒性的配方

添加剂助PVC提高耐寒性的配方

添加剂助PVC提高耐寒性的配方

PVC管塑料是五大通用合成塑料之一，是目前世界上仅次于聚乙烯的第二大塑料品种。PVC塑料具有良好的物理及机械性能，可用于生产建筑材料、包装材料、电子材料、日用消费品等，广泛应用于工业、农业、建筑、交通运输、电力电讯和包装等各领域。由于其耐寒性和低温抗冲击性能较差，硬PVC的使用温度下限一般为-15ºC，限制了PVC材料在某些方面的应用。通过对PVC树脂和助剂的调整，可以有效地提高PVC塑料的耐寒性，满足低温需要。本文着重从配方角度论述了提高PVC耐寒性的一些方法，供大家参考。

1、PVC树脂

PVC树脂是一种非结晶、极性的高分子聚合物，其玻璃化温度依分子量大小为75~105ºC，相对分子质量越大，粘数越高，PVC大分子链间范德华引力或缠绕程度相应增加，PVC链段增长，材料的耐低温性愈好。

在常规PVC配方中，如只需应付北方冬季寒冷气候，可采用选取粘数稍高，即平均分子量稍大的PVC树脂，可以是同一牌号中粘数值偏高的PVC或更低牌号树脂。

另外，在一些特殊要求的制品中，如可耐-30ºC的血袋等制品中，可选用高聚合度聚氯乙烯树脂（平均聚合度大于2000）[1]，这是因为高聚合度PVC有着比常规PVC树脂大的结晶度和类交联结构，使大分子间滑动困难，弹性增加，同时分子量增大，分子间范德华力和分子内化学键合力增加而获得优良的耐寒性。

2、增塑剂

增塑剂作为PVC软制品的重要配方组分，对软制品的性能影响很大，如要求制品在低温下使用，必须选择好增塑剂的类型。目前作为耐寒性增塑剂使用的主要有脂肪酸二元酸酯、直链醇的邻苯二甲酸酯、二元醇的脂肪酸酯以及环氧脂肪酸单酯等。据报道，N,N-二取代脂肪酸酰胺、环烷二羧酸酯，以及氯甲氧基脂肪酸酯等，也是低温性能优良的耐寒增塑剂。

提高PVC软制品的耐寒性，一般可通过增加耐寒增塑剂的用量来获得。DOA（己二酸二辛酯）、DIDA（己二酸二异癸酯）、DOZ（壬二酸二辛酯）、DOS（癸二酸二辛酯）是作为耐寒增塑剂使用的代表性品种，由于一般耐寒增塑剂与PVC的相容性都不十分好，实际上只能作为改善耐寒性的辅助增塑剂使用，其用量通常为主增塑剂的5~20%。[2]