湿法研磨超细重质碳酸钙在PVC压延中的应用_

碳酸钙作为PVC中的填料，是所有填料中用量最大、使用最普通的一种材料。由于碳酸钙具有价格低，无毒，无刺激性，无气味，色白，折光率低，原材料供应充足，可以降低制品的收缩率等优点，在PVC制品中得到了广泛的应用。

1 引言

随着国民经济建设的飞速发展以及综合国力的提高，PVC压延制品在国内得到空前发展，几乎在各个领域都有应用。大棚膜、灯箱广告膜、充气玩具膜、防渗土工膜、粮食储藏膜、包装膜、盐膜、工业薄膜、台布膜、地板革、人造革、坑布革、防水卷材等，都可以见到PVC压延的影子;在水库、渠道、蓄水池、公路、铁路、机场、水上娱乐设施及各种地下工程、水下工程的防渗和垃圾掩埋场、污水处理厂等环保工程中也有广泛的应用，而且继续朝着大型化、规模化的方向发展。PVC压延制品已成为现代化国民经济建设的重要物资。

湿法研磨超细重质碳酸钙由于其粒径细、粒度分布窄、比表面积大、产品稳定等优点已广泛应用于PVC制品，本文选取了广源化工生产的湿法研磨超细重质碳酸钙CC-6000目产品应用于PVC压延膜中，并与干法生产的超细重质碳酸钙进行比较，对比了制品的拉伸强度、光泽度、产品的比重等一系列指标，为PVC压延企业碳酸钙的选型提供了数据支持。

2 实验部分

2.1 原料及配方

聚氯乙烯(PVC)，牌号，SG5，甘肃银达化工有限公司;超细CaCO3，江西广源化工有限责任公司，型号分别为CC-1250，CC-2500，CC-6000;DOP，市售;环氧大豆油，市售;复合稳定剂，HL-45，石家庄聚源丰化工有限公司;复合抗氧剂，自配，北京极易化工有限公司，GY-168，GY-1010。

表1 制备压延膜实验配方

编号	树脂/g	DOP/ g	环氧大豆油/g	复合稳定剂/g	复合抗氧剂/g	CaCO₃/ g
1	100	40	-	2.5	0.5	8-13
2	100	45	5	3	0.5	100-150

注：其中1号配方为低填充量的配方，2号配方为高填充量配方。

2.2 主要仪器设备

开炼机：KY-3203，东莞市厚街开研机械设备厂;压片机：KY-3201-A型，东莞市厚街开研机械设备厂;激光粒度仪：3000E型，英国马尔文公司;万能力学性能实验机：型号CMT-6104，美斯特工业系统(中国)有限公司;电子比重计：DH-300型，北京仪特诺电子科技有限公司;光电雾度仪：型号WGW，上海珊科仪器厂。

2.3 实验方法

按配方称取原料进行配料，经充分搅拌后在双辊开炼机混炼成膜，混炼温度170℃，混炼时间10min;将混炼好的物料称取一定质量在小型压片机上压片和压薄膜，温度160℃，保压3min;将压制好的片材经自动取样器裁剪后进行拉伸强度、光泽度、比重的测试，称取0.5g混炼后的料压制成薄膜进行透过率的测试。

2.4 性能测试

粒径分布：激光颗粒分布测量仪测量CaCO3粒子分布。拉伸强度测试：按GB/T1040-1992测试。比重测试：采用电子比重计测试比重。比表面积：BET多点测试

3 结果与讨论

3.1 超细CaCO3的性能

表2 超细碳酸钙的性能

规格型号	D50(μm)	D90(μm)	比表面积（m²/g）	吸油量（ml/100g）
CC-1250	3.49	8.96	2.49	22
CC-2500	2.03	5.42	5.38	26
CC-6000	0.98	2.04	9.30	32

从表2的结果可以看出，三种型号的超细碳酸钙CC-1250是最粗的，CC-6000是最细的，同时CC-6000型号的产品2μm含量达到了90%，其比表面积达到了9.3m2/g，比干法生产的CC-1250和CC-2500要大。应用于压延制品中，比表面积越大，可以推断制品的比重越小，下游产品的生产成本会越低。

3.2不同细度的碳酸钙对PVC压延膜性能的影响

为了考察不同细度的碳酸钙对PVC压延膜性能的影响，我们选取了以上三种碳酸钙做了两组配方的实验，1#配方为低填充量配方，添加量为8份;2#配方为高填充量配方，添加量为100份。表3为制备的PVC压延膜的性能指标：

表3 不同细度碳酸钙对PVC压延膜性能的影响

规格型号	光泽度	拉伸强度/MPa	比重/g/cm³
CC-1250-1#	89.87	21.8807	1.3383
CC-2500-1#	95.77	21.9033	1.3377
CC-6000-1#	98.90	22.0747	1.3148
CC-1250-2#	55.23	11.9310	1.6921
CC-2500-2#	58.46	11.6441	1.6495
CC-6000-2#	72.42	13.6263	1.6093

从表3的结果可以看出，在填充量为8份的时候，随着碳酸钙细度的变细，PVC压延膜的光泽度较高，拉伸强度的变化较小，制品的比重有稍微下降，主要原因是由于湿法研磨超细碳酸钙的比表面积大，粒径小，单位质量的粒子颗粒数量越多，可提供的折光系数就越多，其光泽度就越高;单位质量的粉体其比表面积越大，可得到的PVC压延膜的面积就越多，相对应的比重就越低。在填充量为100份的时候，由于填料的添加量的增加，随着细度的变细，光泽度增加，拉伸强度逐步的增大，比重下降，而且高填充量的变化趋势更明显于低填充量。

3.3不同添加量的碳酸钙对PVC压延制品的性能影响

为了进一步考察湿法研磨超细碳酸钙对PVC压延膜性能的影响，我们以CC-1250添加量8份和100份为基础，以CC-6000添加量8-13份和100-150份为对比，以拉伸强度和比重为考察指标，在此基础上验证CC-6000的添加量增加的情况下，其性能的变化。表4和表5为不同添加量的性能指标：

表4 低填充量时不同添加量湿法超细碳酸钙对PVC压延膜性能影响

规格型号	拉伸强度/MPa	比重/g/cm³
CC-1250-8份	21.8807	1.3383
CC-6000-8份	22.0747	1.3148
CC-6000-9份	22.1826	1.3244
CC-6000-10份	22.0321	1.3304
CC-6000-11份	21.9031	1.3381
CC-6000-12份	20.2203	1.3415
CC-6000-13份	20.3225	1.3455

从表4的结果可以看出，随着CC-6000添加量的增大，其拉伸强度是逐渐下降的，比重是逐渐增加的，在添加量为11份的时候，其拉伸强度和比重的数据与CC-1250添加量与8份的数据相当。也就是说，在达到相同性能的条件下，采用CC-6000可以实现添加量从8份增加到11份可以达到与使用CC-1250同样的效果。

表5 高填充量时不同添加量湿法超细碳酸钙对PVC压延膜性能影响

规格型号	拉伸强度/MPa	比重/g/cm³
CC-1250-100份	11.9310	1.6921
CC-6000-100份	13.6263	1.6093
CC-6000-110份	13.0889	1.6453
CC-6000-120份	13.0773	1.6842
CC-6000-130份	13.0661	1.7475
CC-6000-140份	12.4106	1.7621
CC-6000-150份	11.0256	1.8021

从表5的结果可以看出，随着CC-6000添加量的增大，其拉伸强度是逐渐下降的，比重是逐渐增加的，在添加量为140份的时候，其拉伸强度比添加100份CC-1250还要大;在添加量为120份的时候，其比重与添加100份CC-1250相当。在高填充量的情况下，由于碳酸钙颗粒的变细，比表面积的增大，当其均匀分散于PVC基材中时，与PVC基材接触面积变大，在受到外力冲击的时候会产生更多的微裂纹和塑性形变，吸收更多的能量，从而其拉伸强度会增加。也就是说，采用CC-6000替代原配方中CC-1250，在比重稍微下降的情况下，可以实现添加量从100份增加到120份，同时其拉伸强度会提高。

4 结论

(1)湿法研磨超细碳酸钙CC-6000粒径比干法研磨的CC-1250、CC-2500要细，比表面积要大。

(2)采用低填充量和高填充量配方，在填充份数相同的情况下，CC-6000制得的压延膜光泽度和拉伸强度要高于CC-1250、CC-2500;比重要低。

(3)采用低填充量配方，添加11份CC-6000制品拉伸强度和比重与添加8份CC-1250相当。

(4)采用高填充量配方，添加120份CC-6000比重稍低于添加100份CC-1250，其拉伸强度要高。