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轻钙和重钙对pvc性能的影响和实验结果对比

时间 : 2023-03-21 浏览量 : 958


轻钙做出的制品物理性能好与重钙。但轻钙不容易塑化,相对要增加增塑剂(DOP或二丁酯、氯化石蜡、环氧大豆油等抑或混合使用),内润滑剂相应也得增加。如果用复合稳定剂的话也要作出相应调整。纯轻钙配方还有一点就是对于单螺杆挤出机而言,打滑不出料让人受不了。建议25树脂粉+35轻钙+15重钙,如感觉产量不理想,还可以在生产时实时添加粉碎料或粒料。
换成双螺杆,保您做到1:3的管材。SG5级的粉,齐鲁的还是海化的,不是很好,应选用大分子量的型号S-1200等。以前我用过南韩的LH-100,相当棒,做出的制品同样的配比强度高很多,现在也不知还有没有了。
轻钙出的米数多,比重小,所以叫做轻钙。

本文采用重钙、轻钙和混钙(重钙:轻钙=1:1)对HDPE、PP、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。
1 实验部分
1.1原料
聚丙烯(PP),S-1003,北京燕山石化股份有限公司产品
高密度聚乙烯(HDPE),5000S,北京燕山石化股份有限公司产品
聚氯乙烯(PVC),SG-8,北京化工二厂股份有限公司产品
重质碳酸钙(2%铝酸酯活化处理),400目,福建省三农碳酸钙有限公司
轻质碳酸钙(过400目筛后用2%铝酸酯活化处理),福建省三农碳酸钙有限公司
其它助剂均为工业品
1.2试验设备与仪器
 双螺杆挤出机(德国WP公司ZSK30型)、切粒机(上海化工机械四厂
SQ-2型)、高速混合机(北京塑料机械厂CH-10型)、双滚筒炼塑机(上
橡胶机械厂SK-160B型)、塑料注射机(广东顺德塑料机械厂OJ-150
型)、冲击试验机(XCJ-500型)、拉力试验机(广东材料试验机械厂LJ-
1000型)。
1.3试样制备
1.3.1 PP试样制备
    将活化的重钙、轻钙以及混钙按30wt%、40wt%、50wt%、60wt%
分别和PP树脂、2wt%固体石蜡混匀,并分别用挤出机混炼造粒,烘干后注
塑成各种标准性能测试样条。
1.3.2HDPE试样制备
  与制备PP试样步骤相同。
1.3.3 PVC试样制备
    将活化后的重钙、轻钙以及混钙按上述同样的比例与PVC树脂及助剂混
合物(PVCl00份,稳定剂5份,增塑剂5份,润滑剂1.5份)在高混机中混合
10min出料,然后在双滚筒炼塑机上塑炼10min,将制成的片材剪成条状进
行粉碎,最后用注射机制成各种标准性能测试样条。
1.4性能测试
    拉伸强度测试按GB/T 1040-92进行。
    Izod缺口冲击强度测试按GB/T 1040-80进行。
    密度测试按GB 1033-86进行。
2 实验结果与讨论
2.1碳酸钙对几种塑料填充体系拉伸强度的影响
表1 CaCO3对几种塑料填充体系拉伸强度的影响
碳酸钙含量
项目 30wt% 40wt% 50wt% 60wt%
拉伸强度
/MPa HDPE
填充体系 1 11.03 11.67 11.03 10.82
    2 11.01 13.03 13.00 12.72
    3 13.63 15.21 14.78 14.02
 PP
填充体系 1 12.41 15.27 14.92 12.79
    2 12.79 16.01 15.96 14.26
    3 12.44 15.80 14.95 13.01
 PVC
填充体系 1 30.28 25.41 19.45 17.50
    2 27.46 25.43 23.61 21.83
    3 23.80 22.38 18.74 16.47

     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填充量对各种塑料填充体系拉伸强度测试结果见表1。从表1可以看出,随着CaCO3填充量的增加,不同
填充体系的拉伸强度变化趋势并非完全一样。对于HDPE、PP填充体系,在CaCO3为40wt%时,其拉伸强度出现最大,然后随CaCO3含量
增加缓慢下降。而对于PVC填充体系,CaCO3填充量越多,拉伸强度越小。重钙、轻钙和混钙填充量对拉伸强度的影响规律基本相同
  在HDPE填充体系,相同填充量情况下,拉伸强度:混钙>轻钙>重钙。对于PP填充体系,相同填充量下,拉伸强度:轻钙>混钙>
重钙,但之间相差很小。对于PVC填充体系,不同填充量对拉伸强度影响不完全相同。当填充量为30wt%时,拉伸强度:重钙>轻钙>
混钙;当填充量为40wt%时,拉伸强度:重钙≈轻钙>混钙;当填充量为50wt%、60wt%时拉伸强度:
轻钙>重钙>混钙。
    三种不同类型CaCO3填充同一种树脂在相同填充量的情况下,虽然拉伸强度不完全相同,但差别不是太大,而且影响并无规律
性!表2 CaCO3对几种塑料填充体系冲击强度的影响
碳酸钙含量
项目 30wt% 40wt% 50wt% 60wt%
冲击强度
/(kJ/m2) HDPE填充体系 1 14.31 11.10 10.75 10.36
    2 36.67 40.72 35.77 30.43
    3 33.67 37.42 32.48 28.44
 PP填充体系 1 7.63 7.08 6.62 6.08
    2 8.02 10.69 10.50 8.90
    3 7.76 9.18 7.64 7.35
 PVC填充体系 1 7.42 5.96 5.18 5.09
    2 7.90 6.62 5.89 5.53
    3 7.74 6.32 5.49 5.37

     注:表中1、2、3含义同表1。
2.2碳酸钙对几种塑料填充体系冲击强度的影响
    不同类型CaCO3和不同填充量对各种聚烯烃填充体系冲击强度测试结果见表2。从表2中具体数据可以看出:对于重钙来说,随
着填充量的增加,三种填充体系的冲击强度均呈下降趋势;对于轻钙和混钙来说,PVC填充体系随填充量增加呈下降趋势,而对HDPE
、PP填充体系,则随填充量增加开始上升,而后下降。
    在相同填充量的情况下,三种填充体系冲击强度:轻钙>混钙>重钙。冲击强度是衡量材料韧性的一种指标,对于无机粒子填
充体系来说,其大小主要决定于基体树脂的韧性,当然也与填充粒子尺寸大小或比表面积有关。轻钙粒径小,同样条件下,冲击强
度比重钙好。2.3碳酸钙对几种塑料填充体系密度的影响,表3 CaCO3对几种塑料填充体系密度的影响
碳酸钙含量
项目 30wt% 40wt% 50wt% 60wt%
密度
/(g/cm3) HDPE填充体系 1 1.172 1.262 1.388 1.427
    2 1.196 1.287 1.393 1.432
    3 1.198 1.233 1.349 1.465
 PP填充体系 1 1.104 1.154 1.241 1.380
    2 1.148 1.174 1.273 1.367
    3 1.122 1.176 1.252 1.393
 PVC填充体系 1 1.623 1.722 1.801 1.875
    2 1.612 1.722 1.796 1.867
    3 1.631 1.709 1.796 1.88
   表3列出了不同类型碳酸钙、不同填加量的情况下,三种填充体系密度的测定结果。从表中可以看出,随着碳酸钙含量的增加
,各聚合物/碳酸钙体系的密度增大。而且还可以看出在相同填充量时,重钙、轻钙和混钙填充体系的密度相差不大。
    拉伸强度与冲击强度是高分子材料两项主要力学性能指标,对无机刚性粒子填充体系来说,在基体树脂相同情况下,决定填
充体系力学性能主要是粒子的粒径和粒子表面活化处理以及共混技术。本文为了对比重钙、轻钙和混钙在填充聚烯烃体系中的性能
差异,采取相同目数、相同活化处理和共混技术。实验结果发现,在相同填充量的情况下,填充体系的拉伸强度和冲击强度之间的
差别不大,在某些填充体系内轻钙似乎要好一些,这主要是由于轻钙堆积体积比重钙大,相同目数下,轻钙的比表面积大所致。但
在某些情况下,混钙的性能比轻钙好,个别情况下,重钙又比轻钙好,这主要由于它们之间差异太小,某些测得的结果在误差范围
之内。
    填充体系的密度是由基体树脂和无机填料的密度所决定,由于基体树脂相同,填料的密度基本相同,所以填充体系的密度相
同也在情理之中。
3 结论  
  (1)重钙、轻钙和混钙在相同目数、相同表面活化处理、相同填充量和相同共混技术情况下,填充PP、HDPE、PVC的填充体系
的拉伸强度和冲击强度相差甚微,难以判断哪一个好,哪一个差。
  (2)在上述相同条件下三种填充体系的密度相近。也就是说,重钙和轻钙在相同填充量的情况下,塑料制品增重量基本相同,
或者说制得的制品体积基本相同。所谓轻钙是指它的表观密度小,实质上重钙和轻钙的密度基本相同都是2.7g/cm3左右。所以上述
相同条件下,三种填充体系的密度基本相同。
  (3)轻钙在生产过程中能耗大,而且环境污染严重,所以从长远考虑,在塑料行业中用重钙替代轻钙完全可行,尤其对于重钙
资源十分丰富、能源资源匮乏的我国来说,也势在必行。
  (4)轻钙是用化学方法制备的,其粒径很小,一般不足1μm,工业上所谓轻钙目数并非原生粒子的大小,而是多个原生粒子团
聚后的粒径。无机粉体填充塑料制品的韧性在其它条件相同情况下,将取决于无机粉体的粒径,粒径越小,韧性越好。当希望制品
韧性好的情况下,选用轻钙要比重钙好。但轻钙的粒径小易团聚,不易表面活化处理,如果轻钙的团聚粒子不能充分分散,则达不
到增韧效果。所以采用轻钙与重钙混合使用,在某些制品中其效果比单纯用轻钙或重钙好,如PVC管材、异型材等。

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