中國粉體網訊 聚氯乙烯（PVC）由于原料來源豐富、硬度大、抗化學腐蝕、制品透明等特點，廣泛應用于建筑、運輸、包裝、室內裝飾材料等領域。
但PVC材料沖擊韌性差，受到外力沖擊作用時極容易發生脆斷，因此需要對其進行增韌改性。例如，PVC制品中使用碳酸鈣（輕質碳酸鈣和重質碳酸鈣）其主要作為填充劑以降低成本，并對制品的加工和使用性能產生影響。
PVC管材
1、不同碳酸鈣填充改性PVC有什么差異?
碳酸鈣在PVC制品中能起到一種骨架作用，對制品尺寸的穩定性有很大作用，還能提高制品的硬度，并提高制品的表面光澤和表面平整性。
重質碳酸鈣：濕法重鈣的粒徑細、粒度分布窄、吸油值低、比表面積大、產品穩定，被廣泛應用于PVC制品中。以PVC壓延膜為例，濕法重鈣對其遮蓋力、耐熱性、拉伸強度有明顯補強作用，能與輕鈣、納米鈣相互替代。
輕質碳酸鈣：加入輕質碳酸鈣可以增加體積，降低成本，同時還可以提高硬質PVC制品的尺寸穩定性、硬度和剛性，改善塑料的加工性能。
納米碳酸鈣：將納米活性碳酸鈣應用于PVC管材生產，管材的拉伸屈服強度、斷裂伸長率、縱向回縮率等指標均有所提升。
2、碳酸鈣填充改性PVC需要注意什么?
傳統的改性方法是通過使用彈性體增韌劑改性PVC，在提高材料韌性的同時卻犧牲了材料原有的模量、硬度、剛性、熱形變溫度等性能；剛性粒子的使用避免了上述性能的下降，也能顯著降低成本。
但是由于無機剛性粒子的表面性能與PVC樹脂差異較大，其增韌效果受到諸多因素的影響。如：無機剛性粒子的加工方式、成分、大小、形貌、分散程度、成型加工條件等。
3、碳酸鈣填充改性PVC的影響因素有哪些？
（1）粒徑/形貌
有研究指出，碳酸鈣的不同粒度分布對制品的作用是不同的。在PVC制品中均勻分散的條件下，相同配比時，碳酸鈣的粒徑越小，PVC制品的力學性能越好，碳酸鈣與PVC樹脂的相容性越好，PVC制品的沖擊強度等力學性能越好，但加工成本越高，保持其分散性越難，故PVC制品用碳酸鈣粒度大小應適中，粒度分布應因需而定。
陸曉瞳等選用六種超細碳酸鈣填充改性硬質聚氯乙烯（PVC）復合材料，研究超細碳酸鈣顆粒形態對PVC復合材料性能的影響。結果表明，納米碳酸鈣和亞微米碳酸鈣具有很好的增韌效果，復合材料沖擊強度提高顯著，輕質碳酸鈣和重質碳酸鈣沒有增韌效果，其中，亞微米碳酸鈣具有與納米碳酸鈣相當的增韌效果，且填充量明顯提高；碳酸鈣顆粒粒徑越小、表面越規整、分散性能越好，增韌效果越好；復合材料塑化性能隨碳酸鈣粒子的減小而增大，加工性能則反之。
鄭休寧等研究表明，碳酸鈣大粒徑粒子的存在對PVC-U管材沖擊性能存在較大的破壞作用，應加以控制。
董棟棟等用氯化法制備得到了片狀、菱形、棒狀、球狀和立方體狀5種不同形貌碳酸鈣微粒，并研究不同形貌碳酸鈣顆粒形態對軟質聚氯乙烯（PVC）薄膜力學性能的影響。結果表明，不同形貌碳酸鈣均提高了PVC薄膜的力學性能，PVC薄膜拉伸強度和斷裂伸長率均提高顯著；其中，棒狀形貌碳酸鈣對PVC薄膜力學性能的提高效果最好。
圖源：徐同考教授課件
圖源：徐同考教授課件
（2）碳化/改性工藝
謝忠等通過實驗小試、工業化放大試驗，研究高性能管材用的復合納米活性碳酸鈣生產方法，摸索出優化的生產工藝條件。生產出吸油值低、加工性能好和分散性好的納米活性碳酸鈣，作為填充補強劑應用于PVC排水管的生產，生產出的PVC排水管的拉伸屈服強度、斷裂伸長率、縱向回縮率、扁平試驗等指標優于PVC管國家標準，30噸重的大卡車從排水管上面壓過，仍為水管恢復原形，產品性能優異。
孫鋒等采用鈦酸酯偶聯劑對碳酸鈣進行表面改性，分析了偶聯劑在碳酸鈣表面改性的機理，并研究了其對聚氯乙烯（PVC）復合材料性能的影響。結果表明，偶聯劑可以明顯改善PVC/鈣粉復合材料的力學性能、熱穩定性以及耐熱性。
劉亞雄研究了碳化起始溫度、脂肪酸C鏈長度、油脂熔點與碘值、復合表面處理劑等關鍵因素對納米碳酸鈣和聚氯乙烯（PVC）壓延膜性能的影響，以此解決PVC壓延膜吸墨性和光澤差等問題。
黎華強重點探討碳酸鈣在聚氯乙烯壓延成型工藝中的應用，通過實驗，得出結論：在PVC壓延合成革之發泡層中或對力學性能不做要求的應用場景中，推薦使用重質碳酸鈣；對力學性能要求高的應用場景，推薦使用輕質碳酸鈣，納米碳酸鈣最好。為減少輕質和納米碳酸鈣的二次團聚，需進行表面改性處理。在PVC膜制品中，拉伸性能和斷裂伸長率隨著碳酸鈣添加量的增加而減小。
鄧克文等分析了干法研磨生產的GY-616、濕法研磨生產的CC-6000A、沉淀法生產的復合輕質納米鈣對制備的薄膜的光澤度、拉伸強度、比重、遮蓋力和耐熱性影響。結果表明，CC-6000A濕法研磨碳酸鈣制備的壓延膜光澤度和比重與復合輕質納米鈣一致；遮蓋力和耐熱性和拉伸強度要優于復合輕質納米鈣。
結語
綜上所述，碳酸鈣的品種、粒徑、形貌、分散效果及改性工藝等對填充改性PVC有較大影響。此外，碳酸鈣填充改性PVC用量上重質碳酸鈣占據大部分份額，但主要起到填充作用，具備補強和功能性的納米碳酸鈣應用技術雖然趨于成熟，但是用量依舊有所不足，團聚問題依然亟待解決。
參考文獻：
陸曉瞳，等：超細碳酸鈣顆粒形態對PVC復合材料性能的影響，華東理工大學國家超細粉末工程研究中心
鄭休寧，等：PVC制品用碳酸鈣粒度的控制，梧州職業學院
謝忠，等：高性能PVC管材用的納米活性碳酸鈣的研制，恩平燕怡新材料有限公司
鄧克文，等：濕法超白超細碳酸鈣在PVC壓延膜中的應用，江西廣源化工有限責任公司
（中國粉體網編輯整理/昧光）
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