目前，碳酸鈣作為塑料制品中應用十分廣泛的填充材料，產(chǎn)量極大，但深加工產(chǎn)品少,產(chǎn)品附加值較低，為了讓碳酸鈣產(chǎn)品邁向高端化，不少生產(chǎn)商都在想盡辦法提升產(chǎn)品附加值。例如，利用其作為改性劑制造各種應用價值客觀的改性塑料和可降解塑料等。

1、補強劑

為了提高塑料制品的強度和剛性，在許多塑料制品中增強材料占有相當大的比重，而碳酸鈣就是最常用的塑料制品補強劑之一，可用于提升產(chǎn)品的力學性能，包括剛性、抗斷裂性能、拉伸強度和沖擊強度等。比如在制作塑料薄膜時使用碳酸鈣作為補強劑，可以提高其剛性，可以明顯增加薄膜挺度，有利于薄膜平整卷曲。而對于PBS、PLA、PHA類脂肪族聚酯薄膜來說，碳酸鈣的加入可以提高各向同性程度，彌補其縱向強度高、橫向強度低的缺點，明顯提高抗撕裂性能；而利用碳酸鈣制成的均聚PP/CaCO₃復合材料，缺口沖擊強度較基體塑料可以提高一倍多。

一般來說，碳酸鈣的補強性會受粒徑支配，并受其表面狀態(tài)的影響。若碳酸鈣的顆粒過大或者碳酸鈣表面處理的不好，反而會導致復合材料的拉伸強度、沖擊強度下降，尤其以拉伸強度下降最為明顯。通常粒徑在1000目以下的碳酸鈣，通常并無補強效果，主要用于填充增量；粒徑在1000~3000目的碳酸鈣，添加量在10%以下，就有一定改性效果；碳酸鈣粒徑若能達5000目以上，則其屬于功能碳酸鈣，具有明顯的改性效果，可以改善拉伸強度、沖擊強度。此外，由于聚合物多是非極性化合物，和無機粒子的界面結(jié)合作用很差，導致碳酸鈣分散性差，因此作為補強劑的碳酸鈣還需利用偶聯(lián)劑等對其表面進行處理，提升其與聚合物的結(jié)合強度。

2、增加產(chǎn)品穩(wěn)定性

（1）尺寸穩(wěn)定性

在塑料制品的加工過程中，由于冷卻不均勻或加工條件的變化，可能會產(chǎn)生內(nèi)應力。碳酸鈣具有較低的熱膨脹系數(shù)（3.0×10^-6/℃）和低導熱系數(shù)，耐熱性能穩(wěn)定，作為填料添加到塑料中時，可以在起到骨架支撐作用，并降低復合材料整體的熱膨脹系數(shù)，減少因溫度變化導致的內(nèi)應力和尺寸變化，從而提高尺寸穩(wěn)定性。通常來說，碳酸鈣的尺寸穩(wěn)定效果與形貌有很大關系，球形填料效果好，顆粒狀、片狀、纖維狀次之。

不同細度碳酸鈣對PBAT力學性能的影響

（2）耐熱性

一些塑料制品，如PVC等熱穩(wěn)定性非常差，無法在較高溫度下保持穩(wěn)定，易分解。而碳酸鈣不僅可以利用其本身良好的熱穩(wěn)定性，還可能阻礙有機分子鏈的運動，使復合材料的結(jié)晶溫度逐漸升高，導致高溫下的結(jié)晶度降低，明顯提高了復合材料的熱穩(wěn)定性。

不同含量碳酸鈣/PBAT復合材料熔融曲線圖

3、改善加工性能

利用鈦酸酯、鋁酸酯及有機硅烷類等偶聯(lián)劑對碳酸鈣進行疏水改性，可以在碳酸鈣與PVC表面形成特殊的“分子橋”，提高復合體系的流動性，減少熔體粘度和擠出機扭矩，增加擠出機產(chǎn)量，提高生產(chǎn)效率。不過，不同品種碳酸鈣對流動影響不同，具體復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。

4、改善表面特性

塑料薄膜的表面張力是其重要的物理特性之一，直接影響著油墨印刷、涂層附著以及與其他材料的黏接等二次加工過程。

通常來說，塑料薄膜表面張力的大小取決于表面自由能大小，但多數(shù)塑料薄膜如聚烯烴薄膜(LDPE、HDPE、LLDPE、PP)屬非極性聚合物，其表面自由能小，表面濕張力較低，涂料不容易附著，而碳酸鈣的加入可以改善表面粗糙度，從而增加復合材料的表面張力，并賦予優(yōu)異的吸附性，因此可以改善復合材料的涂覆性和印刷性能。

5、作為成孔劑

碳酸鈣顆粒可作為“致孔劑”添加進聚合物基體中，這種復合材料經(jīng)流延或吹塑形成薄膜，再對其進行拉伸，可以使聚合物基體與碳酸鈣顆粒之間發(fā)生界面剝離而產(chǎn)生了微小的孔洞（約0.01～10um），從而賦予了薄膜的透氣不透水功能。

醫(yī)用透氣膠帶

為了讓透氣膜產(chǎn)生適宜孔徑的孔隙，碳酸鈣對粒徑、比表面積等有著嚴格的要求，一般粒徑D₅₀需穩(wěn)定在1.8～2.2 μm，比表面積BET在5-15㎡/g。粒徑過小，不易在基體中分散，而粒徑過大，則會使膜孔隙變大而透水，甚至還會產(chǎn)生斷膜現(xiàn)象。

（來源：歐米亞Omya）

6、提升環(huán)保效益  

（1）抑煙作用：

CaCO₃可以和煙霧中的鹵化氫反應，使之生成穩(wěn)定的CaCl₂等，因此將碳酸鈣摻雜于氯乙烯、氯磺化聚乙烯、氯丁橡膠等在燃燒時產(chǎn)生鹵化氫的聚合物中，可達到很好的抑煙效果，同時碳酸鈣在塑料形成的微小孔洞還可增大與氧氣接觸的可燃燒面積，有助于促使焚燒更徹底，減少黑煙的釋放量。不過，由于燃燒反應屬固-氣非均相反應，只能在固體顆粒表面進行，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，抑煙效果越好。

（來源：青島德檢科技技術(shù)服務有限公司）

（2）促進降解

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生成可以溶于水的Ca(HCO₃)₂離開薄膜，在薄膜上留下微細的孔洞，增大塑料薄膜與周圍空氣和微生物接觸的面積，從而促進制品降解。

7、提升發(fā)泡性能

碳酸鈣可以作為成核劑，吸附發(fā)泡氣體在聚合物中形成微小的氣泡核，同時也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，從而使泡孔更細，促進發(fā)泡效果，生產(chǎn)出發(fā)泡塑料。

碳酸鈣的尺寸大小和添加量對促進塑料材料發(fā)泡性能的發(fā)揮有著很大的影響，過小的粒徑容易團聚，而起不到成核劑的作用，過大則無法與發(fā)泡劑匹配，因此通常需要其尺寸需要在小于5μm，但又不易發(fā)生團聚的范圍內(nèi)。而在添加量上，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，加入量太高，又會導致熔體強度太低，產(chǎn)生過多破泡，同樣降低發(fā)泡倍率。

小結(jié)

碳酸鈣是各類塑料中的常用填料，除了可降低成本，也可以作為改性劑制造各種應用價值客觀的改性塑料和可降解塑料等。不過，為了充分發(fā)揮碳酸鈣的改性效果，減少碳酸鈣帶來的負面效果，如增大復合材料密度、降低復合材料的透明性、加速制品的老化、降低復合材料的斷裂伸長率等，需要把控好碳酸鈣的添加量、粒徑、形貌、表面狀態(tài)等關鍵因素。

參考文獻：

李裕樂,宋世坤,鄧鵬,等.PBAT/碳酸鈣復合材料的制備及性能研究[J].山東化工.碳酸鈣研究院

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