重鈣與輕鈣填充聚烯烴性能的比較研究

塑料重鈣與輕鈣填充聚烯烴性能的比較研究環(huán)保材料及產(chǎn)業(yè)發(fā)展重鈣與輕鈣填充聚烯烴性能的比較研究李帥王佩璋趙玉玲王錫臣北京工商大學(xué)高分子材料系北京10007)摘要采用重鈣和輕鈣對HDPE、P、硬質(zhì)PVC進(jìn)行填充改性并對填充體系的拉伸強度、沖擊強度和密度進(jìn)行比較得到一些有益的結果關(guān)鍵詞湩鈣輕鈣填充聚烯烴中圖分類(lèi)號Q327.8,mQ325.1文獻標識碼:文章編號: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碳酸鈣CaCO3是塑料和橡膠工業(yè)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、價(jià)格低廉的填料。用碳酸鈣填充塑料制品有限公司產(chǎn)品。不僅可以降低成本、節約原料而且能夠改善制品的耐聚氯乙橄PVC)SC8北京化工二廠(chǎng)股份有限公蠕變性能、熱變形溫度、尺寸穩定性、成型加工性能等。司產(chǎn)品。碳酸鈣根據生產(chǎn)方法可以分為重質(zhì)碳酸簡(jiǎn)稱(chēng)重鈣)重質(zhì)碳酸鈣(2%鋁酸酯活化處理)A00目四川和輕質(zhì)碳酸釵簡(jiǎn)稱(chēng)輕鈣)前者是將石灰石經(jīng)選礦、寶興縣西寶超細粉體工業(yè)有限公司。粉碎、分級而成的生產(chǎn)方法簡(jiǎn)便、成本低。后者是經(jīng)輕質(zhì)碳酸鈣(過(guò)400目篩后用2%鋁酸酯活化處過(guò)各種化學(xué)反應而制得的碳酸鈣1目前發(fā)達國家塑理)A00目四川都江堰鈣品股份有限公司。料工業(yè)使用的重鈣與輕鈣之比為17~20:1,以重鈣為其它助劑均為工業(yè)品主而我國至今使用兩者之比僅為2:1左右。隨著(zhù)重1.2試驗設備與儀器鈣的開(kāi)發(fā)和利用使用重鈣取代輕鈣已是一種趨勢但雙螺杄擠岀機德國WP公司SK30型),切粒機是在目前情況下使用重鈣還是輕鈣是碳酸鈣生產(chǎn)者(上?；C械四廠(chǎng)SQ2型)高速混合機北京塑料和碳酸鈣用戶(hù)所關(guān)注的問(wèn)題2。機械∫CH-10型),雙滾筒煉塑機(上海橡膠機械本文采用重鈣、輕鈣和混釵重鈣輕鈣=1:1)對Sκ-160B型),塑料注射機〔廣東順德塑料機械廠(chǎng)OJ-HDPE PP硬質(zhì)PVC進(jìn)行填充改性,并對填充體系的150型)沖擊試驗機XCJ-500型)拉力試驗機廣東拉伸強度、沖擊強度和密度進(jìn)行比較得到一些有益的材料試驗機械廠(chǎng)J-1000型結果1.3試樣制實(shí)驗部分中國煤化工1.1原料將CNMH〔及混鈣按30t%聚丙爔PP)S-1003北京燕山石化股份有限公司40wt%、50w%、60w%與P樹(shù)脂、2wt%固體石蠟混產(chǎn)品。勻并分別用擠出機混煉造粒烘干后注塑成各種標準收稿百罅數據a2-16塑料重與輕填充烴性能的比研性能測試樣條。行粉碎最后用注射機制成各種標準性能測試樣條。1.3.2HDE試樣制備1.4性能測試與制備PP試樣步驟相同。拉伸強度測試按GB/T1040-92進(jìn)行。1.3.3PVC試樣制備lzod缺口沖擊強度測試按GB/T1040-80進(jìn)行。將活化后的重鈣、輕鈣以及混鈣按P試樣的比例密度測試按GB1033-86進(jìn)行與PVC混料PVC100份穩定劑5份增塑劑5份潤2實(shí)驗結果與討論滑劑1.5份)在高混機中混合l0min岀料然后在雙2.1碳酸鈣對各種聚烯烴填充體系拉伸強度的影響滾筒煉塑機上塑煉10min將制成的片材剪成條狀進(jìn)表Ⅰ(aCO3對各種聚烯烴填充體系拉伸強度的影響碳酸鈣含量30wt%40wt%50wt%60wt項目11.03l1.6711.0HDPE填充體系231拉伸強度PP填充體系1544549PVC填充體系23.6118.74注表中1-重鈣填充2-輕鈣填充3-混鈣填充。不同類(lèi)型碳酸鈣與不同墳充量對各種聚烯烴填充CaCO3為40wt%時(shí),其拉伸強度岀現最大,然后隨體系拉伸強度測試結果見(jiàn)表1。從表1可以看出隨caCO3含量增加緩慢下降。而對于PVC填充體系,著(zhù)Ca(O3填充量的增加不同填充體系的拉伸強度變cO填充量越多拉伸強度越小。重鈣、輕鈣和混鈣化趨勢并非完全一樣。對于HDPE、P填充體系在填充量對拉伸強度的影響規律基本相同。表2caCO3對各種聚烯烴填充體系沖擊強度的影響碳酸鈣含量30wt%40wt%50wt%項目14.3111.1010.7510.36HDE填充體系36.6740.7235.7730.4333.6737,42沖擊強度7.637.086.08PP填充體系8.0210.698.90AkJ/m2)7.769,187.355.18PVC填充體系5.53中國煤化工5.37注表中1、23含義同表1CNMHG對于HDPE填充體系相同填充量的情況下拉伸小。對于PVC填充體系不同填充量對拉伸強度的影強度混鈣丶輕鈣>重鈣。對于P填充體系相同填響不完全相同。當填充量為30w%時(shí)拉伸強度:重充量下鴣雋攝輕鈣>混鈣>重鈣,但之間相差很鈣>輕鈣>混鈣當填充量為4M%時(shí)拉伸強度重塑料重鈣與輕鈣填充聚烯烴性能的比較研究鈣≈輕鈣>混鈣畄當填充量為50w%、60w%時(shí)的拉伸體系的沖擊強度均呈下降趨勢對于輕鈣和混鈣來(lái)說(shuō)強度輕鈣>重鈣>混鈣。PvC填充體系隨填充量增加呈下降趨勢而對HPE、P三種不同類(lèi)型caCO3填充同一種樹(shù)脂在相同填充填充體系則填充量增加開(kāi)始上升而后下降。量的情況下雖然拉伸強度不完全相同但差別不是太在相同填充量的情況下三種填充體系沖擊強度大而且影響并無(wú)規律性輕鈣>混鈣>重鈣。沖擊強度是衡量材料韌性的一種2.2碳酸鈣對各種聚烯烴填充體系沖擊強度的影響指標對于無(wú)杋粒子填充體系來(lái)說(shuō)其大小主要決定于不同類(lèi)型caCO3和不同填充量對各種聚烯烴填充基體樹(shù)脂的韌性當然也與填充粒子的尺寸大小或比體系沖擊強度測試結果見(jiàn)表2。從表2中具體數據可表面積有關(guān)、4看岀對于重鈣來(lái)說(shuō)隨著(zhù)填充量的增加三種填充2.3碳酸鈣對各種聚烯烴填充體系密度的影響表3CaCO3對各種聚烯烴填充體系密度的影響碳酸鈣含量30wt%50wt%60wt%1.427HDE填充體系1.1981.349密度1.241PP填充體系1.1481.273nge)31.1221.1761.2521.393.6231.722PVC填充體系1.6121.8671.6311.796注表中1、2、3含義同表1。表3列出了不同類(lèi)型碳酸鈣、不同填加量的情況擊強度之間的差別不大在某些填充體系內輕鈣似乎下三種填充體系密度的測定結果。從表中可以看岀,要好一些這主要是由于輕鈣堆積體積比重鈣大相同隨著(zhù)碳酸鈣含量的增加各聚合物/碳酸鈣體系的密度粒徑下輕鈣的比表面積大所致5。但在某些情況下增大。而且還可以看岀在相同填充量時(shí)重鈣、輕鈣和混鈣旳性能比輕鈣好個(gè)別情況下重鈣又比輕鈣好混鈣填充體系的密度相差不大。這主要由于它們之間差異太小某些測得的結果在誤輕鈣工業(yè)上是將石灰石加熱生成氧化鈣后者水差范圍之內。解成氫氧化鈣氳氧化鈣通入CO2即得輕鈣。由于生填充體系的密度是由基體樹(shù)脂和無(wú)機填料的密度產(chǎn)工藝原因輕鈣的堆積體積大表觀(guān)上顯得密度小,所決定由于基體樹(shù)脂相同填料的密度基本相同所實(shí)際上輕鈣與重鈣的密度相差不大,一般都在以填充體系的密度相同也在情理之中。2.5g/cm3~2.8g/cm3左右。3結論拉伸強度與沖擊強度是高分子材料兩項主要力學(xué)(1腫鈣、輕鈣和混鈣在相同粒徑、相同表面活化性能指標對無(wú)杋剛性粒子填充體系來(lái)說(shuō)在基體樹(shù)脂處理、相同填充量和相同共混技術(shù)情況下填充P、相同情況下決定填充體系力學(xué)性能主要是粒子的粒HDPE、Pv的填充體系的拉伸強度和沖擊強度相差甚徑和粒子表面活化處理以及共混技術(shù)。本文為了對比微難以判斷哪一個(gè)好哪一個(gè)差。重鈣、輕鈣和混鈣在填充聚烯烴體系中的性能差異采(2中國煤化工充體的密度相近取相同粒徑、相同活化處理和共混技術(shù)。實(shí)驗結果發(fā)CNMHG(下轉80頁(yè))現在相同填充量的情況下填充體系的拉伸強度和沖(上接52頁(yè))(3)在PP、HDPE和PVC填充改性時(shí)用重鈣替2]劉革像南[M]北京:中國輕工代輕鈣完全可行。由于輕鈣在生產(chǎn)過(guò)程中能耗比重鈣中國煤化工大,而且環(huán)境污染嚴重所以今后在塑料橡膠工業(yè)中[3]廖CNMH GL-Caa復合材料的拉字與工程,199,13(2):48重鈣替代輕鈣勢在必行[4]張云燦,成瑞殊潘恩黎CaCO3剛性粒子增韌HDP及參考文獻其增韌機理[J]塑料,1997,26(6);7[1]景志坤李法杰陸光月等碳酸鈣在塑料中的應用門(mén)].[5]于建毛字原棟等 PP/CaCo復合體系的力學(xué)性能及塑料科技,1990,(2):24影響因素[J].中國塑料,199,13(9):52〈本文編輯WJW)