重钙与轻钙填充聚烯烃性能的比较研究

塑料重钙与轻钙填充聚烯烃性能的比较研究环保材料及产业发展重钙与轻钙填充聚烯烃性能的比较研究李帅王佩璋赵玉玲王锡臣北京工商大学高分子材料系北京10007)摘要采用重钙和轻钙对HDPE、P、硬质PVC进行填充改性并对填充体系的拉伸强度、冲击强度和密度进行比较得到一些有益的结果关键词湩钙轻钙填充聚烯烃中图分类号Q327.8,mQ325.1文献标识码:文章编号:001-94562002)4-0050-03Comparative Studies on the behavior of Filled Polyolefin with Weight Calcium and Light CalciumLI Shuai WANG Pei-zhang ZhAo Yu-ling wang Xi-chenDepartment of Polymer Materials Beijing Technology and Business University Beijing 100037 hina)Abstract HDPE and PP and rigid PVC were modified with weight calcium and light calcium. The comparativestudies on tensile strength impact strength and density of the filled systems were made. And by this some useful reKey words weight calcium carbonate ;light calcium carbonate polyolefin fillin碳酸钙CaCO3是塑料和橡胶工业中用量最大、使高密度聚乙爔HDE)5000S北京燕山石化股份用最方便、价格低廉的填料。用碳酸钙填充塑料制品有限公司产品。不仅可以降低成本、节约原料而且能够改善制品的耐聚氯乙橄PVC)SC8北京化工二厂股份有限公蠕变性能、热变形温度、尺寸稳定性、成型加工性能等。司产品。碳酸钙根据生产方法可以分为重质碳酸简称重钙)重质碳酸钙(2%铝酸酯活化处理)A00目四川和轻质碳酸钗简称轻钙)前者是将石灰石经选矿、宝兴县西宝超细粉体工业有限公司。粉碎、分级而成的生产方法简便、成本低。后者是经轻质碳酸钙(过400目筛后用2%铝酸酯活化处过各种化学反应而制得的碳酸钙1目前发达国家塑理)A00目四川都江堰钙品股份有限公司。料工业使用的重钙与轻钙之比为17~20:1,以重钙为其它助剂均为工业品主而我国至今使用两者之比仅为2:1左右。随着重1.2试验设备与仪器钙的开发和利用使用重钙取代轻钙已是一种趋势但双螺杄挤岀机德国WP公司SK30型),切粒机是在目前情况下使用重钙还是轻钙是碳酸钙生产者(上海化工机械四厂SQ2型)高速混合机北京塑料和碳酸钙用户所关注的问题2。机械∫CH-10型),双滚筒炼塑机(上海橡胶机械本文采用重钙、轻钙和混钗重钙轻钙=1:1)对Sκ-160B型),塑料注射机〔广东顺德塑料机械厂OJ-HDPE PP硬质PVC进行填充改性,并对填充体系的150型)冲击试验机XCJ-500型)拉力试验机广东拉伸强度、冲击强度和密度进行比较得到一些有益的材料试验机械厂J-1000型结果1.3试样制实验部分中国煤化工1.1原料将CNMH〔及混钙按30t%聚丙爔PP)S-1003北京燕山石化股份有限公司40wt%、50w%、60w%与P树脂、2wt%固体石蜡混产品。匀并分别用挤出机混炼造粒烘干后注塑成各种标准收稿百罅数据a2-16塑料重与轻填充烃性能的比研性能测试样条。行粉碎最后用注射机制成各种标准性能测试样条。1.3.2HDE试样制备1.4性能测试与制备PP试样步骤相同。拉伸强度测试按GB/T1040-92进行。1.3.3PVC试样制备lzod缺口冲击强度测试按GB/T1040-80进行。将活化后的重钙、轻钙以及混钙按P试样的比例密度测试按GB1033-86进行与PVC混料PVC100份稳定剂5份增塑剂5份润2实验结果与讨论滑剂1.5份)在高混机中混合l0min岀料然后在双2.1碳酸钙对各种聚烯烃填充体系拉伸强度的影响滚筒炼塑机上塑炼10min将制成的片材剪成条状进表Ⅰ(aCO3对各种聚烯烃填充体系拉伸强度的影响碳酸钙含量30wt%40wt%50wt%60wt项目11.03l1.6711.0HDPE填充体系231拉伸强度PP填充体系1544549PVC填充体系23.6118.74注表中1-重钙填充2-轻钙填充3-混钙填充。不同类型碳酸钙与不同墳充量对各种聚烯烃填充CaCO3为40wt%时,其拉伸强度岀现最大,然后随体系拉伸强度测试结果见表1。从表1可以看出随caCO3含量增加缓慢下降。而对于PVC填充体系,着Ca(O3填充量的增加不同填充体系的拉伸强度变cO填充量越多拉伸强度越小。重钙、轻钙和混钙化趋势并非完全一样。对于HDPE、P填充体系在填充量对拉伸强度的影响规律基本相同。表2caCO3对各种聚烯烃填充体系冲击强度的影响碳酸钙含量30wt%40wt%50wt%项目14.3111.1010.7510.36HDE填充体系36.6740.7235.7730.4333.6737,42冲击强度7.637.086.08PP填充体系8.0210.698.90AkJ/m2)7.769,187.355.18PVC填充体系5.53中国煤化工5.37注表中1、23含义同表1CNMHG对于HDPE填充体系相同填充量的情况下拉伸小。对于PVC填充体系不同填充量对拉伸强度的影强度混钙丶轻钙>重钙。对于P填充体系相同填响不完全相同。当填充量为30w%时拉伸强度:重充量下鸪隽摄轻钙>混钙>重钙,但之间相差很钙>轻钙>混钙当填充量为4M%时拉伸强度重塑料重钙与轻钙填充聚烯烃性能的比较研究钙≈轻钙>混钙畄当填充量为50w%、60w%时的拉伸体系的沖击强度均呈下降趋势对于轻钙和混钙来说强度轻钙>重钙>混钙。PvC填充体系随填充量增加呈下降趋势而对HPE、P三种不同类型caCO3填充同一种树脂在相同填充填充体系则填充量增加开始上升而后下降。量的情况下虽然拉伸强度不完全相同但差别不是太在相同填充量的情况下三种填充体系冲击强度大而且影响并无规律性轻钙>混钙>重钙。冲击强度是衡量材料韧性的一种2.2碳酸钙对各种聚烯烃填充体系冲击强度的影响指标对于无杋粒子填充体系来说其大小主要决定于不同类型caCO3和不同填充量对各种聚烯烃填充基体树脂的韧性当然也与填充粒子的尺寸大小或比体系冲击强度测试结果见表2。从表2中具体数据可表面积有关、4看岀对于重钙来说随着填充量的增加三种填充2.3碳酸钙对各种聚烯烃填充体系密度的影响表3CaCO3对各种聚烯烃填充体系密度的影响碳酸钙含量30wt%50wt%60wt%1.427HDE填充体系1.1981.349密度1.241PP填充体系1.1481.273nge)31.1221.1761.2521.393.6231.722PVC填充体系1.6121.8671.6311.796注表中1、2、3含义同表1。表3列出了不同类型碳酸钙、不同填加量的情况击强度之间的差别不大在某些填充体系內轻钙似乎下三种填充体系密度的測定结果。从表中可以看岀,要好一些这主要是由于轻钙堆积体积比重钙大相同随着碳酸钙含量的增加各聚合物/碳酸钙体系的密度粒径下轻钙的比表面积大所致5。但在某些情况下增大。而且还可以看岀在相同填充量时重钙、轻钙和混钙旳性能比轻钙好个别情况下重钙又比轻钙好混钙填充体系的密度相差不大。这主要由于它们之间差异太小某些测得的结果在误轻钙工业上是将石灰石加热生成氧化钙后者水差范围之内。解成氢氧化钙氳氧化钙通入CO2即得轻钙。由于生填充体系的密度是由基体树脂和无机填料的密度产工艺原因轻钙的堆积体积大表观上显得密度小,所决定由于基体树脂相同填料的密度基本相同所实际上轻钙与重钙的密度相差不大,一般都在以填充体系的密度相同也在情理之中。2.5g/cm3~2.8g/cm3左右。3结论拉伸强度与冲击强度是高分子材料两项主要力学(1腫钙、轻钙和混钙在相同粒径、相同表面活化性能指标对无杋刚性粒子填充体系来说在基体树脂处理、相同填充量和相同共混技术情况下填充P、相同情况下决定填充体系力学性能主要是粒子的粒HDPE、Pv的填充体系的拉伸强度和沖击强度相差甚径和粒子表面活化处理以及共混技术。本文为了对比微难以判断哪一个好哪一个差。重钙、轻钙和混钙在填充聚烯烃体系中的性能差异采(2中国煤化工充体的密度相近取相同粒径、相同活化处理和共混技术。实验结果发CNMHG(下转80页)现在相同填充量的情况下填充体系的拉伸强度和冲(上接52页)(3)在PP、HDPE和PVC填充改性时用重钙替2]刘革像南[M]北京:中国轻工代轻钙完全可行。由于轻钙在生产过程中能耗比重钙中国煤化工大,而且环境污染严重所以今后在塑料橡胶工业中[3]廖CNMH GL-Caa复合材料的拉字与工程,199,13(2):48重钙替代轻钙势在必行[4]张云灿,成瑞殊潘恩黎CaCO3刚性粒子增韧HDP及参考文献其增韧机理[J]塑料,1997,26(6);7[1]景志坤李法杰陆光月等碳酸钙在塑料中的应用门].[5]于建毛字原栋等 PP/CaCo复合体系的力学性能及塑料科技,1990,(2):24影响因素[J].中国塑料,199,13(9):52〈本文编辑WJW)