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近年來，隨著碳酸鈣加工技術(shù)的突飛猛進(jìn)、碳酸鈣表面處理技術(shù)的飛躍發(fā)展，其在降低制品成本的同時，也可改善制品的很多性能，而且有一些性能是獨一無二的。
（1）節(jié)省石油資源
以PE中填充碳酸鈣含量30%計算，每年塑料包裝袋的產(chǎn)量300萬噸，可以節(jié)省90萬噸石油基樹脂，可少用270萬噸石油。
（2）賦予環(huán)保性能
在焚燒處理的塑料垃圾袋中加入碳酸鈣，可以提升燃燒速度，大大縮短焚燒時間。具體原因為塑料薄膜中有碳酸鈣在燃燒時遇熱膨脹而產(chǎn)生無數(shù)微細(xì)小孔，增大了與氧氣接觸的可燃燒面積，促進(jìn)燃燒速度。例如，含有30%碳酸鈣的聚乙烯塑料膜，燃燒時間由純塑料膜的12秒降低到4秒。
填充碳酸鈣的塑料膜，由于碳酸鈣的燈芯作用，可以促使焚燒更徹底，減少黑煙的釋放量。還可以利用薄膜中碳酸鈣的堿性，吸收大量分散產(chǎn)生的酸性氣體，降低毒煙的釋放量，大大減少酸雨產(chǎn)生的幾率。
（1）提高復(fù)合材料的剛性
碳酸鈣可以改善復(fù)合材料的彎曲強度、彎曲模量、硬度、耐磨性等性能，對于塑料薄膜而言，復(fù)合材料剛性的提高可以明顯增加薄膜挺度，利于薄膜平整卷曲。
（2）提高復(fù)合材料的尺寸穩(wěn)定性
尺寸穩(wěn)定性的提高體現(xiàn)在降低收縮率、降低翹曲、降低線膨脹系數(shù)、降低蠕變、有利于各向同性等，碳酸鈣填充可以明顯改善尺寸穩(wěn)定性。
（3）提高復(fù)合材料的耐熱性
碳酸鈣可以提高復(fù)合材料熱穩(wěn)定性，原因為碳酸鈣可以吸收促進(jìn)分解的物質(zhì)。例如PBAT/碳酸鈣復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性明顯高于純PBAT。再如，尤其是在PVC制品中加入輕質(zhì)碳酸鈣，可以吸收分解產(chǎn)生的氯化氫，大大改善PVC的加工熱穩(wěn)定性。
（4）改善薄膜的抗撕裂性能
一般的塑料薄膜都存在縱向強度高、橫向強度低的缺點，尤其是PBS、PLA、PHA類脂肪族聚酯薄膜更明顯。加入碳酸鈣后，可以使復(fù)合材料各向同性程度提高，明顯提高抗撕裂性能。
（1）對拉伸和沖擊性能的影響
并不是所有的碳酸鈣都可以提高塑料薄膜的拉伸強度和沖擊強度，具有受到碳酸鈣粒度的影響和表面處理的影響。
粒度大小的影響：碳酸鈣的粒度不同，對塑料的改性效果不同，具體見表1所示。一般粒徑在1000目以下，主要用于增量改性；粒徑在1000~3000目，添加量在10%以下，有一定改性效果；粒徑在5000目以上，屬于功能碳酸鈣，具有明顯的改性效果，可以改善拉伸強度、沖擊強度。納米級碳酸鈣雖然粒度更細(xì)，但因目前難以分散，只能做到與8000目碳酸鈣一樣的改性效果。
表1 | 不同粒徑的重質(zhì)碳酸鈣對PP復(fù)合材料的性能影響
圖源 |王文廣教授塑料配方與改性咨詢
從表1中可以看出，隨著碳酸鈣粒度變細(xì)，沖擊強度、拉伸強度、斷裂伸長率增大，彎曲強度和彎曲模量基本持平，但流動性下降。
表面處理的影響：粒度適當(dāng)?shù)奶妓徕}如果表面處理的好，可以改善復(fù)合材料的拉伸強度、沖擊強度。近年來，隨著有機(jī)/無機(jī)復(fù)合理論的不斷發(fā)展，CaCO3已由原來單純的填充劑變?yōu)橐环N新型的功能性填充材料。例如用碳酸鈣制成的均聚PP/CaCO3復(fù)合材料，缺口沖擊強度較基體塑料可以提高一倍多。
（2）燃燒時的抑煙作用
CaCO3具有優(yōu)異的抑煙作用，其原理在于它可以和煙霧中的鹵化氫反應(yīng)（捕捉），使之生成穩(wěn)定的CaCl2。因此凡在燃燒時產(chǎn)生鹵化氫的聚合物，如氯乙烯、氯磺化聚乙烯、氯丁橡膠等，都可以用CaCO3作為抑煙劑。由于燃燒反應(yīng)屬固-氣非均相反應(yīng)，只能在固體顆粒表面進(jìn)行，所以CaCO3顆粒的粒徑大小就成為抑煙效果的重要因素。只有微小顆粒才具有大得多的比表面積，碳酸鈣的粒度越細(xì)，抑煙效果越好。
（3）抗粘連劑
含有碳酸鈣的吹塑筒狀薄膜開口性好，卷曲時不會產(chǎn)生粘連，碳酸鈣起到了開口劑的效果。
（4）增大導(dǎo)熱速率
碳酸鈣的加入提高了薄膜的導(dǎo)熱速率，從而使吹塑薄膜的膜泡冷卻比較快，提高生產(chǎn)效率，提高擠出機(jī)產(chǎn)量。以在PVC片材中加入25%輕質(zhì)碳酸鈣為例，加熱到200℃溫度時僅僅需要3.5秒，而純PVC片材需要10.8秒，導(dǎo)熱速率提高3倍之多。
（5）提高流動性
碳酸鈣可以提高復(fù)合體系的流動性，減少熔體粘度和擠出機(jī)扭矩，增加擠出機(jī)產(chǎn)量，提高生產(chǎn)效率。不同品種碳酸鈣對流動影響不同，具體復(fù)合材料流動性大小順序大方解石碳酸鈣>大理石碳酸鈣、白云石碳酸鈣>小方解石碳酸鈣>輕質(zhì)碳酸鈣。
（6）配色性能
替代部分白色顏料：高白度的碳酸鈣可以替代部分白色顏料如鈦白粉，從而節(jié)省高昂價格鈦白粉的含量，大方解石碳酸鈣因為白度高、遮蓋力大而成為首選。
（7）增加透氣性能
填充碳酸鈣的塑料薄膜，在拉伸時會在薄膜中產(chǎn)生微小氣孔，只能透過水蒸氣而不能透過液體水，因此可用于生產(chǎn)透氣塑料制品，例如典型的透氣膜就是銅大量碳酸鈣填充和薄膜拉伸制成的。生產(chǎn)透氣薄膜用碳酸鈣一般只能選擇3000目的碳酸鈣，而且粒徑分布要絕對窄。
（8）促進(jìn)制品降解性能
含有碳酸鈣的聚乙烯塑料袋埋于地下后，碳酸鈣有可能與二氧化碳和水反應(yīng)生成可以溶于水的Ca(HCO3)2離開薄膜，在薄膜上留下微細(xì)的孔洞，增大塑料薄膜與周圍空氣和微生物接觸的面積，從而促進(jìn)制品降解。
（9）起到成核作用
納米CaCO3對聚丙烯的結(jié)晶成核有誘導(dǎo)作用，可以增加了β晶含量，從而提高了聚丙烯的沖擊韌性。
（10）降低PA塑料的吸水性
PA/碳酸鈣復(fù)合材料的吸水性要低于PA純樹脂，例如在PA6中填充25%的碳酸鈣，復(fù)合材料的吸水率降低56%。
（11）改善表面性能
碳酸鈣可以增加復(fù)合材料的表面張力，并且具有優(yōu)異的吸附性，因此可以改善復(fù)合材料的電鍍性、涂覆性和印刷性能。
（12）碳酸鈣對發(fā)泡的影響
碳酸鈣是否影響塑料材料的發(fā)泡性能發(fā)揮十分復(fù)雜，具體要看尺寸大小和添加量大小的度而定：
碳酸鈣尺寸 碳酸鈣粒徑大小與發(fā)泡劑匹配時就可以起到成核劑的作用，對于發(fā)泡會起到正面作用，具體合適的尺寸為小于5μm、大于不團(tuán)聚的尺寸。如果無機(jī)粉體的粒度大于10μm，或者太細(xì)導(dǎo)致自身團(tuán)聚起不導(dǎo)成核劑作用，對于發(fā)泡就有一定負(fù)面影響。建議選擇3000目（4μm）碳酸鈣，這個尺寸既可以保證尺寸不大于5μm、又可以保證不團(tuán)聚。
碳酸鈣促進(jìn)發(fā)泡的具體原因 一是碳酸鈣可以作為成核劑的碳酸鈣可以吸附發(fā)泡氣體形成氣泡核，控制泡孔的數(shù)量，使泡孔更細(xì)；二是碳酸鈣自身剛性比較大，可以減緩熔體變形和移動能力，從而可以抑制泡孔過快膨脹，控制泡孔尺寸更細(xì)。甚至可以設(shè)想用采用納米碳酸鈣，因成核劑的尺寸小而引發(fā)產(chǎn)生微小泡孔，生產(chǎn)出微孔泡沫塑料。
碳酸鈣的加入量適宜的碳酸鈣加入量可以促進(jìn)發(fā)泡質(zhì)量，一般建議最佳填充量為10%-30%。碳酸鈣加入量太低，熔體中形成不了足夠的的成核點，造成發(fā)泡倍率偏低；碳酸鈣加入量太高，是可以形成很多成核點，但是填充過大熔體強大太低，導(dǎo)致過多破泡，也同樣降低發(fā)泡倍率。
碳酸鈣的分散性均勻的碳酸鈣分散可以促進(jìn)發(fā)泡質(zhì)量。如果碳酸鈣在樹脂中分散很均勻，就可以保證沒有團(tuán)聚現(xiàn)象出現(xiàn)，保證碳酸鈣尺寸在5μm尺寸就可以稱為成核劑，就不影響發(fā)泡成型。
碳酸鈣的含水量如果無機(jī)粉體的含水量小于0.5%，填充基本不影響發(fā)泡成型。
其他 碳酸鈣還可以提高耐磨性，提高硬度。
樹脂中加入碳酸鈣后，復(fù)合材料的密度迅速增大，這樣對于以個數(shù)、長度或面積銷售的產(chǎn)品，密度增大會抵消部分成本優(yōu)勢。當(dāng)然不同品種碳酸鈣增重的程度稍有不同，具體密度大小順序為輕質(zhì)碳酸鈣<大方解石碳酸鈣<大理石碳酸鈣<白云石碳酸鈣<小方解石碳酸鈣。
如何降低碳酸鈣復(fù)合塑料的密度呢？
（1）制品拉伸減重
拉伸可以在塑料于碳酸鈣之間產(chǎn)生形變空隙，可以小幅度降低符合制品的密度，例如拉伸的30%碳酸鈣填充聚乙烯薄膜的密度為1.1g/cm3，而未拉伸的30%碳酸鈣填充聚乙烯薄膜的密度為1.2g/m3。拉伸成型的塑料制品如扁絲、吹塑膜、打包帶、撕裂膜等。
（2）制品微發(fā)泡減重
利用填料吸收的水分進(jìn)行微發(fā)泡，密度大幅度降低，性能基本不下降。例如，我們生產(chǎn)的50%輕量化碳酸鈣復(fù)合材料，用于生產(chǎn)薄膜時最低密度可以達(dá)到0.7，整整減輕了45%之多。
（3）空芯填充減重
利用簡便、低成本的無機(jī)粉體空芯化技術(shù)，可以方便的將碳酸鈣制成空芯產(chǎn)品，大大降低其密度，碳酸鈣空芯產(chǎn)品密度最低可以降低到0.7g/cm3左右。
對復(fù)合材料制品表面光澤度的影響與碳酸鈣的加工方法和品種有關(guān)，具體復(fù)合材料的光澤度大小順序為濕法工藝>干法工藝（輕質(zhì)碳酸鈣>大方解石碳酸鈣>大理石碳酸鈣>小方解石碳酸鈣>白云石碳酸鈣）。
碳酸鈣的折射率與聚乙烯和聚丙烯等常用樹脂相差很大，因此常規(guī)尺寸的碳酸鈣填充會影響薄膜的透明度，只有尺寸在200納米以下的納米碳酸鈣，因為光波可以繞過才可以不影響復(fù)合制品的透明性。
碳酸鈣的高剛性會降低復(fù)合材料的原有延展性，降低了大分子鏈的運動能力，從而導(dǎo)致制品的斷裂伸長率下降。
碳酸鈣的顆粒過大或者碳酸鈣表面處理的不好，都會導(dǎo)致復(fù)合材料的拉伸強度、沖擊強度下降，尤其以拉伸強度下降最為明顯。
樹脂中填充大量填充碳酸鈣，因為制品拉伸是會產(chǎn)生大量空隙和銀紋，會對樹脂本來就有的應(yīng)力發(fā)白現(xiàn)象進(jìn)一步強化。
所有無機(jī)粉體材料都會加速復(fù)合材料的老化，碳酸鈣也不例外。
對于薄膜而言降低薄膜熱合強度，對于管材而言降低管材的焊接強度。
文章來源：碳酸鈣研究院