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硬脂酸锌小编分析碳酸钙在高聚物中的作用

返回列表 来源: 发布日期: 2019.04.30

碳酸钙是一种无机化合物,化学式是CaCO3,相对分子量是100.9,CAS号为471-34-1,它是地球上常见物质,是大理石、石灰石、白垩、岩石等天然矿物的主要成分。碳酸钙粉体为白色粉末,无臭无味,熔点1339℃,在空气中稳定,几乎不溶于水,在含有铵盐或三氧化二铁的水中为溶解,不溶于醇,遇稀醋酸、稀盐酸、稀硝酸发生泡沸,并溶解,加热到898.6℃开始分解而氧化钙和二氧化碳。


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碳酸钙粉体作为填充改性材料广泛应用于塑料、橡胶和涂料等行业,既可提高复合材料的刚性、硬度、耐磨性、耐热性和制品的尺寸稳定性等,又能降低制品的成本。由于CaCO3原料来源广泛、价格低廉且无毒性,所以它是高聚物复合材料中用量最大的无机填料,但是碳酸钙直接用于高聚物中存在两个缺陷:(1)分子间力、静电作用、氢键、氧桥等会引起碳酸钙粉体的团聚;(2)碳酸钙表面具有亲水性较强且呈强碱性的羟基,会使其与聚合物的亲和性变差,在高聚物中分散不均匀,导致两种材料间界面缺陷。为了增强CaCO3在高聚物中的浸润性,消除表面高势能,提高其在复合材料中的分散性能和疏水亲油性,改进CaCO3填充复合材料的加工和力学等综合性能,并提高其在复合材料中的填充量,对CaCO3进行表面改性是非常有必要的。

改性后的碳酸钙在高聚物中有很好的相容性和分散性,填充于高聚物中可以改善以下性能:

力学性能

由于碳酸钙的硬度大,填充碳酸钙会提高制品的硬度和刚度,力学性能增强,制品的抗拉强度和抗弯强度得到改进,并使塑料制品的弹性模量显著提高。

耐热性能

在高聚物中加入碳酸钙后, 由于碳酸钙的热稳定性好,可使高聚物的热膨胀系数、尺寸收缩率降低,而不像玻璃纤维增强热塑性塑料那样,在不同方面有不同收缩率,加入碳酸钙后,可使制品的翘度、弯度变小,这是与纤维填充料相比最大的特点,制品的热变形温度随着碳酸钙的增加而增高,改善制品的耐热性。

耐辐射性

高聚物—碳酸钙复合材料对射线有一定的吸收能力,一般可以吸收30%-50%入射紫外线,可防止塑料制品的老化。

环保性

大多数高聚物在自然环境中很难降解,日益增多的废弃高分子材料已经成为城市垃圾的重要来源,产生的白色污染严重影响人类的生存环境,这已经成为全球性的问题。在高聚物中加入碳酸钙可以使制品表面多孔、内部疏松,使高聚物与紫外线接触面积增大,加快高聚物的老化,提高降解速度;另一方面,加入碳酸钙可直接减少高聚物的用量,从源头减少高聚物的污染。以聚丙烯为例,据统计,2018年我国聚丙烯消费量在2400万吨左右,按碳酸钙添加10-30%计算,我国一年节约聚丙烯240万吨-720万吨,节约1吨聚丙烯可以减排二氧化碳4.2075吨,节约的聚丙烯相当于减少1009.8到3029.4万吨二氧化碳排放,据调查,每棵树平均每年可以吸收465千克二氧化碳,这就相当于每年多栽种了2171-6514万棵树。

结术语:

人类赖以生存的地球表层中贮藏着丰富的石灰石资源,石灰石中90%是碳酸钙,碳酸钙作为一种复合材料的添加剂,他是始于碳酸钙终于碳酸钙,无化学结构变化,不会对生态造成人为的改变。合理使用碳酸钙,可以增加高聚物的力学性能、耐热性能、环保性能等,同时减少高聚物的用量,降低生产成本,是件利国利民的好事,是可持续发展的重要课题。


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