一、PVC樹脂的優(you)勢(shi)

PVC是目前(qian)中國有(you)資源優勢的(de)一個塑料品(pin)種，2016年產能(neng)(neng)達到2326萬噸(dun)，消費量只有(you)1638萬噸(dun)，屬于(yu)產能(neng)(neng)嚴重過剩塑料品(pin)種，利(li)用(yong)空間(jian)很大。

PVC是目前(qian)非石(shi)(shi)油原料(liao)的(de)塑料(liao)品種，也是采用無機材料(liao)合成(cheng)(cheng)的(de)有(you)機聚(ju)合物(wu)，電(dian)石(shi)(shi)法PVC采用鹽(yan)礦(kuang)電(dian)解產生氯(lv)氣、采用石(shi)(shi)灰石(shi)(shi)經電(dian)石(shi)(shi)產生乙(yi)(yi)炔(gui)，合成(cheng)(cheng)氯(lv)乙(yi)(yi)烯單(dan)(dan)體(ti)合成(cheng)(cheng)聚(ju)氯(lv)乙(yi)(yi)烯樹脂。排(pai)除生產過程(cheng)的(de)碳排(pai)放，單(dan)(dan)純(chun)的(de)PVC樹脂具有(you)明顯(xian)的(de)低碳排(pai)放效應。

PVC還(huan)有容(rong)易改性和(he)成本(ben)低(di)的(de)優勢，尤其是(shi)(shi)可以添加(jia)大量(liang)的(de)無(wu)機粉體碳(tan)(tan)(tan)酸鈣(gai)。以前我們(men)都是(shi)(shi)隨意選(xuan)取一個碳(tan)(tan)(tan)酸鈣(gai)品(pin)種(zhong)就(jiu)添加(jia)，但是(shi)(shi)不(bu)(bu)同的(de)碳(tan)(tan)(tan)酸鈣(gai)品(pin)種(zhong)、不(bu)(bu)同的(de)碳(tan)(tan)(tan)酸鈣(gai)粒度(du)核分布、不(bu)(bu)同的(de)碳(tan)(tan)(tan)酸鈣(gai)表面處理程度(du)都很大影響(xiang)PVC制品(pin)的(de)性能，如何選(xuan)擇好正確的(de)碳(tan)(tan)(tan)酸鈣(gai)即降低(di)PVC制品(pin)的(de)成本(ben)、又可以改性PVC制品(pin)的(de)性能，就(jiu)是(shi)(shi)要研究的(de)內容(rong)。

二、碳酸鈣的優勢

依碳(tan)酸鈣(gai)的來源不同(tong)，可將碳(tan)酸鈣(gai)分為重質碳(tan)酸鈣(gai)、輕質碳(tan)酸鈣(gai)和(he)生物碳(tan)酸鈣(gai)三大類。

重質(zhi)碳酸鈣(gai)用天然方解石、大理(li)石、白(bai)云石、石灰石等(deng)原(yuan)礦(kuang)經過選礦(kuang)、清洗、破碎、研磨(mo)或再研磨(mo)、表面處理(li)等(deng)工序而(er)制(zhi)成(cheng)。

輕(qing)質(zhi)(zhi)碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)是用化學加工方法制(zhi)(zhi)得的(de)。它以石灰石為原料經煅燒(shao)、消(xiao)化、碳(tan)(tan)化等化學過程制(zhi)(zhi)成(cheng)(cheng)，優點為組成(cheng)(cheng)比較均一、雜質(zhi)(zhi)含量低、堆積密度(du)(du)小(xiao)、粒(li)度(du)(du)比較細（2500目左右(you)）、粒(li)徑分(fen)布均勻性高。輕(qing)質(zhi)(zhi)碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)的(de)又稱為沉(chen)淀(dian)碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)、沉(chen)降(jiang)碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)、膠質(zhi)(zhi)碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)、活性碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)，因其堆積密度(du)(du)明顯(xian)低于(yu)重質(zhi)(zhi)碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)而得名，但制(zhi)(zhi)成(cheng)(cheng)塑料填充(chong)復合制(zhi)(zhi)品的(de)密度(du)(du)不一定低。

生(sheng)物(wu)碳(tan)酸(suan)鈣(gai)由(you)蛋(dan)殼、珊瑚(hu)、貝(bei)殼、珍珠層等未經燒結的(de)生(sheng)物(wu)原料經清(qing)洗、粉碎、過篩而成(cheng)，主(zhu)要包括貝(bei)殼殼粉和牡蠣殼粉兩(liang)類，碳(tan)酸(suan)鈣(gai)含(han)量97%左右(you)，其(qi)余(yu)為有(you)(you)機質(zhi)，并(bing)以(yi)氨基酸(suan)為主(zhu)。與礦物(wu)碳(tan)酸(suan)鈣(gai)相比，其(qi)優(you)點(dian)為資源可以(yi)循環再生(sheng)，生(sheng)物(wu)生(sheng)存(cun)過程吸收二氧化(hua)(hua)碳(tan)，并(bing)將二氧化(hua)(hua)碳(tan)固(gu)化(hua)(hua)，因此具有(you)(you)低碳(tan)性能。

碳(tan)酸(suan)鈣(gai)具有價(jia)格低廉、來源(yuan)、成份穩定(ding)、無毒無味、色(se)澤白、易(yi)著色(se)、硬度低、易(yi)干(gan)燥(zao)、易(yi)細化、易(yi)分散(san)、易(yi)表(biao)面(mian)處理(li)、不磨損(sun)設備、化學(xue)穩定(ding)性高等優點，目前已(yi)經(jing)成為用(yong)(yong)量(liang)、用(yong)(yong)途廣的(de)大類無機填料。我國的(de)碳(tan)酸(suan)鈣(gai)分布很，很多(duo)地區(qu)如(ru)遼寧海城(cheng)、四川雅(ya)安(an)、廣西河池和賀州、湖(hu)北恩施(shi)、安(an)徽(hui)池州等都盛(sheng)產碳(tan)酸(suan)鈣(gai)，國外如(ru)越南、印度、土耳其的(de)碳(tan)酸(suan)鈣(gai)也都很好。

   2016年中國(guo)塑料行(xing)業(ye)用碳酸鈣為800萬噸(dun)左右(you)，其中輕(qing)質碳酸鈣占(zhan)到30%左右(you)。這些碳酸鈣可以代(dai)替800萬噸(dun)樹(shu)脂，代(dai)替1500萬噸(dun)石油，具有十分(fen)的低碳環保價(jia)值(zhi)。

碳酸鈣看起(qi)(qi)來(lai)很簡(jian)單(dan)，其(qi)實(shi)應用起(qi)(qi)來(lai)有很多訣竅(qiao)，而且(qie)研究得(de)越透徹，做出(chu)來(lai)的制品性(xing)價比越好，可以為(wei)企業創造出(chu)更(geng)高(gao)的經(jing)濟效(xiao)益。

三、碳酸鈣(gai)在PVC發泡(pao)板材中應用(yong)

對(dui)于PVC發(fa)(fa)泡板材而言，碳(tan)酸鈣填(tian)充(chong)是否影響發(fa)(fa)泡性能發(fa)(fa)揮十(shi)分(fen)復雜，主要取決于碳(tan)酸鈣的尺寸、添加量(liang)、分(fen)散性和含水量(liang)，如果(guo)碳(tan)酸鈣的這些因素使用得當就可以促進(jin)發(fa)(fa)泡，反之會(hui)嚴重影響發(fa)(fa)泡。

碳(tan)酸鈣(gai)(gai)可以正面促(cu)(cu)進(jin)發泡(pao)(pao)的(de)(de)原因兩(liang)個：一是(shi)碳(tan)酸鈣(gai)(gai)可以作為成(cheng)核劑(ji)，吸附發泡(pao)(pao)氣(qi)體(ti)形(xing)成(cheng)氣(qi)泡(pao)(pao)核，控(kong)制(zhi)泡(pao)(pao)孔(kong)的(de)(de)數量，使PVC泡(pao)(pao)孔(kong)更細；二是(shi)碳(tan)酸鈣(gai)(gai)可以改善PVC的(de)(de)熔(rong)體(ti)性能(neng)，自身(shen)剛性比較大的(de)(de)碳(tan)酸鈣(gai)(gai)可以減(jian)緩熔(rong)體(ti)變形(xing)和移動(dong)能(neng)力，從而可以泡(pao)(pao)孔(kong)過快膨脹，控(kong)制(zhi)泡(pao)(pao)孔(kong)尺寸(cun)更細。但是(shi)并不是(shi)所(suo)有的(de)(de)碳(tan)酸鈣(gai)(gai)都可以促(cu)(cu)進(jin)PVC發泡(pao)(pao)，碳(tan)酸鈣(gai)(gai)必須如(ru)下(xia)得當的(de)(de)條件才(cai)(cai)能(neng)促(cu)(cu)進(jin)發泡(pao)(pao)。碳(tan)酸鈣(gai)(gai)如(ru)何選(xuan)擇和處理才(cai)(cai)算得當？具體(ti)要(yao)看碳(tan)酸鈣(gai)(gai)的(de)(de)下(xia)列因素如(ru)何控(kong)制(zhi)？

1、碳(tan)酸(suan)鈣(gai)特性的選擇(ze)

碳(tan)酸(suan)鈣的尺寸(cun)  碳(tan)酸(suan)鈣粒(li)徑大小與發泡(pao)劑(ji)匹配時就可以起到(dao)成核劑(ji)的作(zuo)(zuo)用，對于(yu)(yu)發泡(pao)會起到(dao)正面(mian)作(zuo)(zuo)用，具體(ti)合適(shi)的尺寸(cun)為小于(yu)(yu)5μm、大于(yu)(yu)不團(tuan)(tuan)(tuan)聚(ju)的尺寸(cun)1.5μm。如果無(wu)機(ji)粉體(ti)的粒(li)度大于(yu)(yu)10μm，或(huo)者太細導致自身團(tuan)(tuan)(tuan)聚(ju)起不導成核劑(ji)作(zuo)(zuo)用，對于(yu)(yu)發泡(pao)就有一定負(fu)面(mian)影響(xiang)。本人建議選擇3000目（4μm）碳(tan)酸(suan)鈣，這個尺寸(cun)既(ji)可以保證尺寸(cun)不大于(yu)(yu)5μm、又(you)可以保證不團(tuan)(tuan)(tuan)聚(ju)。

碳(tan)(tan)酸(suan)鈣(gai)加(jia)入(ru)(ru)量(liang)  適宜的碳(tan)(tan)酸(suan)鈣(gai)加(jia)入(ru)(ru)量(liang)可以(yi)促進發(fa)泡(pao)質量(liang)，一般建議填充量(liang)為10%-20%。碳(tan)(tan)酸(suan)鈣(gai)加(jia)入(ru)(ru)量(liang)太低，熔(rong)體中形成(cheng)不了足夠(gou)的的成(cheng)核(he)點，造成(cheng)發(fa)泡(pao)倍率偏低；碳(tan)(tan)酸(suan)鈣(gai)加(jia)入(ru)(ru)量(liang)太高，是(shi)可以(yi)形成(cheng)很多成(cheng)核(he)點，但(dan)是(shi)填充過大(da)熔(rong)體強大(da)太低，導致過多破泡(pao)，也同(tong)樣(yang)降低發(fa)泡(pao)倍率。

碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)(suan)鈣分(fen)散性(xing)  如(ru)果(guo)(guo)無(wu)機粉(fen)體(ti)(ti)(ti)在樹(shu)脂中(zhong)(zhong)分(fen)散很均勻，就(jiu)(jiu)可(ke)以保證沒有(you)團(tuan)(tuan)聚現象出現，保證碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)(suan)鈣尺寸在5μm尺寸就(jiu)(jiu)可(ke)以稱為(wei)成(cheng)核劑，就(jiu)(jiu)不影(ying)響(xiang)發(fa)泡成(cheng)型(xing)。保證碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)(suan)鈣分(fen)散性(xing)的(de)(de)方(fang)法(fa)為(wei)碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)(suan)鈣表(biao)面(mian)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，如(ru)果(guo)(guo)無(wu)機粉(fen)體(ti)(ti)(ti)表(biao)面(mian)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)徹(che)底(di)，完全改變了原來的(de)(de)親(qin)水性(xing)為(wei)親(qin)油性(xing)，就(jiu)(jiu)可(ke)以不影(ying)響(xiang)發(fa)泡成(cheng)型(xing)。具體(ti)(ti)(ti)表(biao)面(mian)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)方(fang)式(shi)可(ke)以采(cai)用(yong)雙親(qin)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)方(fang)式(shi)，即用(yong)鋁酸(suan)(suan)(suan)酯(zhi)偶聯(lian)劑/多元(yuan)醇表(biao)面(mian)活性(xing)劑雙重處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，或者(zhe)選擇(ze)鋁鈦(tai)酸(suan)(suan)(suan)酯(zhi)偶聯(lian)劑處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)。保證碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)(suan)鈣分(fen)散性(xing)的(de)(de)辦法(fa)一個是尺寸合(he)適，另(ling)一個就(jiu)(jiu)是表(biao)面(mian)偶聯(lian)劑包覆處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)。如(ru)果(guo)(guo)碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)(suan)鈣表(biao)面(mian)包覆處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)不徹(che)底(di)，就(jiu)(jiu)會造成(cheng)分(fen)散不均勻，導致細粉(fen)體(ti)(ti)(ti)團(tuan)(tuan)聚成(cheng)較大的(de)(de)顆粒(li)，由于碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)(suan)鈣的(de)(de)導熱系數(shu)遠遠大于樹(shu)脂，從而(er)在熔(rong)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)開始吸(xi)收熱量(liang)形成(cheng)局部過(guo)熱點(dian)，降低了過(guo)熱點(dian)附近熔(rong)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)強(qiang)度。發(fa)泡劑過(guo)早(zao)分(fen)解，導致制品還未(wei)到達冷(leng)卻區域提(ti)前發(fa)泡，造成(cheng)制品表(biao)面(mian)未(wei)結皮或者(zhe)結皮不良。

碳酸(suan)鈣含水量  如果無機粉體的含水量小于0.5%，填充(chong)基本不影(ying)響發泡成型。

結論：選擇3000目左(zuo)右的碳酸鈣，加入量控制在10%-20%，保(bao)證(zheng)在PVC中分散均(jun)勻(yun)，就算碳酸鈣使用得當，就可(ke)以促進(jin)PVC發泡質量提高。

2、碳酸鈣品種的(de)選(xuan)擇

碳(tan)酸(suan)鈣的(de)特性要求已經選擇(ze)好，面對眾多(duo)碳(tan)酸(suan)鈣品(pin)種(zhong)如何(he)選擇(ze)？在(zai)上述各(ge)類碳(tan)酸(suan)鈣品(pin)種(zhong)中，PVC傾向于選擇(ze)輕質碳(tan)酸(suan)鈣，具(ju)體的(de)原(yuan)因(yin)如下。

 協助(zhu)穩定(ding)(ding)(ding)：輕質(zhi)(zhi)碳酸(suan)鈣(gai)的(de)(de)PH值(zhi)高為9-10，而重質(zhi)(zhi)碳酸(suan)鈣(gai)的(de)(de)PH值(zhi)為8-9，因此輕質(zhi)(zhi)碳酸(suan)鈣(gai)的(de)(de)堿性更強，可以大(da)量吸收PVC分解產生的(de)(de)HCL，輔助(zhu)熱穩定(ding)(ding)(ding)劑起到(dao)熱穩定(ding)(ding)(ding)作用。

粒度(du)優(you)勢：輕質碳酸(suan)(suan)鈣的自(zi)身粒度(du)比較細，一般(ban)輕松可(ke)以(yi)達到2500目(mu)作用，這類粒度(du)正是PVC需(xu)要的，可(ke)以(yi)滿足PVC管材和型材的性能需(xu)要。而重質碳酸(suan)(suan)鈣只(zhi)是近10年才可(ke)以(yi)達到這個粒度(du)，因為使(shi)用習慣在逐(zhu)漸選擇重質碳酸(suan)(suan)鈣。

消(xiao)除(chu)色光(guang)(guang)：PVC制品一般(ban)含有(you)(you)黃(huang)(huang)色色光(guang)(guang)，而輕質碳碳酸鈣含有(you)(you)藍色色光(guang)(guang)，加入正好可以(yi)消(xiao)除(chu)黃(huang)(huang)色色光(guang)(guang)。

改善韌性：輕質碳酸(suan)鈣(gai)對(dui)PVC制(zhi)品的(de)沖擊強度改性有利，而重(zhong)質碳酸(suan)鈣(gai)對(dui)拉伸強度的(de)貢獻突出(chu)。

但是目(mu)前因為重質(zhi)(zhi)(zhi)碳(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)的(de)粒度已經可以(yi)達到納米級(ji)別，PVC選(xuan)擇(ze)(ze)重質(zhi)(zhi)(zhi)碳(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)和輕(qing)質(zhi)(zhi)(zhi)碳(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)都可以(yi)，考(kao)慮到兩(liang)種碳(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)在改性(xing)貢獻(xian)的(de)測重點(dian)不(bu)同，往往選(xuan)擇(ze)(ze)兩(liang)種復(fu)合使用，一般(ban)選(xuan)擇(ze)(ze)大(da)方解石重質(zhi)(zhi)(zhi)碳(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)/輕(qing)質(zhi)(zhi)(zhi)碳(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)3/1比例，可以(yi)兼顧PVC的(de)拉(la)伸強度和沖擊強度。

對(dui)(dui)于重質碳(tan)酸鈣(gai)(gai)(gai)和(he)輕(qing)質碳(tan)酸鈣(gai)(gai)(gai)而言，在配(pei)方設計上稍有不同。對(dui)(dui)與選(xuan)用(yong)(yong)輕(qing)質碳(tan)酸鈣(gai)(gai)(gai)的PVC配(pei)方：輕(qing)質碳(tan)酸鈣(gai)(gai)(gai)可以(yi)促(cu)進PVC的熱穩(wen)定性(xing)，因(yin)此(ci)配(pei)方可以(yi)相(xiang)應(ying)(ying)減少穩(wen)定劑(ji)(ji)含量；輕(qing)質碳(tan)酸鈣(gai)(gai)(gai)對(dui)(dui)沖擊強度有利，可以(yi)相(xiang)應(ying)(ying)減少增韌劑(ji)(ji)用(yong)(yong)量；輕(qing)質碳(tan)酸鈣(gai)(gai)(gai)的吸油(you)值比較高，需(xu)要相(xiang)應(ying)(ying)增加小分(fen)子(zi)助劑(ji)(ji)如(ru)偶聯劑(ji)(ji)、潤滑(hua)劑(ji)(ji)、分(fen)散(san)劑(ji)(ji)的用(yong)(yong)量。對(dui)(dui)于選(xuan)擇重質碳(tan)酸鈣(gai)(gai)(gai)的配(pei)方，正好(hao)相(xiang)反。