1 引言
隨著國民經濟建設的飛速發展以及綜合國力的提高,PVC壓延制品在國內得到空前發展,幾乎在各個領域都有應用。大棚膜、燈箱廣告膜、充氣玩具膜、防滲土工膜、糧食儲藏膜、包裝膜、鹽膜、工業薄膜、臺布膜、地板革、人造革、坑布革、防水卷材等,都可以見到PVC壓延的影子;在水庫、渠道、蓄水池、公路、鐵路、機場、水上娛樂設施及各種地下工程、水下工程的防滲和垃圾掩埋場、污水處理廠等環保工程中也有廣泛的應用,而且繼續朝著大型化、規?;姆较虬l展。PVC壓延制品已成為現代化國民經濟建設的重要物資。
碳酸鈣作為PVC中的填料,是所有填料中用量最大、使用最普通的一種材料。由于碳酸鈣具有價格低,無毒,無刺激性,無氣味,色白,折光率低,原材料供應充足,可以降低制品的收縮率等優點,在PVC制品中得到了廣泛的應用。
濕法研磨超細重質碳酸鈣由于其粒徑細、粒度分布窄、比表面積大、產品穩定等優點已廣泛應用于PVC制品,本文選取了廣源化工生產的濕法研磨超細重質碳酸鈣CC-6000目產品應用于PVC壓延膜中,并與干法生產的超細重質碳酸鈣進行比較,對比了制品的拉伸強度、光澤度、產品的比重等一系列指標,為PVC壓延企業碳酸鈣的選型提供了數據支持。
2 實驗部分
2.1 原料及配方
聚氯乙烯(PVC),牌號,SG5,甘肅銀達化工有限公司;超細CaCO3,江西廣源化工有限責任公司,型號分別為CC-1250,CC-2500,CC-6000;DOP,市售;環氧大豆油,市售;復合穩定劑,HL-45,石家莊聚源豐化工有限公司;復合抗氧劑,自配,北京極易化工有限公司,GY-168,GY-1010。
表1 制備壓延膜實驗配方
編號 |
樹脂/g |
DOP/ g |
環氧大豆油/g |
復合穩定劑/g |
復合抗氧劑/g |
CaCO3/ g |
1 |
100 |
40 |
- |
2.5 |
0.5 |
8-13 |
2 |
100 |
45 |
5 |
3 |
0.5 |
100-150 |
注:其中1號配方為低填充量的配方,2號配方為高填充量配方。
2.2 主要儀器設備
開煉機:KY-3203,東莞市厚街開研機械設備廠;壓片機:KY-3201-A型,東莞市厚街開研機械設備廠;激光粒度儀:3000E型,英國馬爾文公司;萬能力學性能實驗機:型號CMT-6104,美斯特工業系統(中國)有限公司;電子比重計:DH-300型,北京儀特諾電子科技有限公司;光電霧度儀:型號WGW,上海珊科儀器廠。
2.3 實驗方法
按配方稱取原料進行配料,經充分攪拌后在雙輥開煉機混煉成膜,混煉溫度170℃,混煉時間10min;將混煉好的物料稱取一定質量在小型壓片機上壓片和壓薄膜,溫度160℃,保壓3min;將壓制好的片材經自動取樣器裁剪后進行拉伸強度、光澤度、比重的測試,稱取0.5g混煉后的料壓制成薄膜進行透過率的測試。
2.4 性能測試
粒徑分布:激光顆粒分布測量儀測量CaCO3粒子分布。 拉伸強度測試:按GB/T1040-1992測試。比重測試:采用電子比重計測試比重。比表面積:BET多點測試
3 結果與討論
3.1 超細CaCO3的性能
表2 超細碳酸鈣的性能
規格型號 |
D50(μm) |
D90(μm) |
比表面積(m2/g) |
吸油量(ml/100g) |
CC-1250 |
3.49 |
8.96 |
2.49 |
22 |
CC-2500 |
2.03 |
5.42 |
5.38 |
26 |
CC-6000 |
0.98 |
2.04 |
9.30 |
32 |
從表2的結果可以看出,三種型號的超細碳酸鈣CC-1250是最粗的,CC-6000是最細的,同時CC-6000型號的產品2μm含量達到了90%,其比表面積達到了9.3m2/g,比干法生產的CC-1250和CC-2500要大。應用于壓延制品中,比表面積越大,可以推斷制品的比重越小,下游產品的生產成本會越低。
3.2不同細度的碳酸鈣對PVC壓延膜性能的影響
為了考察不同細度的碳酸鈣對PVC壓延膜性能的影響,我們選取了以上三種碳酸鈣做了兩組配方的實驗,1#配方為低填充量配方,添加量為8份;2#配方為高填充量配方,添加量為100份。表3為制備的PVC壓延膜的性能指標:
表3 不同細度碳酸鈣對PVC壓延膜性能的影響
規格型號 |
光澤度 |
拉伸強度/MPa |
比重/g/cm3 |
CC-1250-1# |
89.87 |
21.8807 |
1.3383 |
CC-2500-1# |
95.77 |
21.9033 |
1.3377 |
CC-6000-1# |
98.90 |
22.0747 |
1.3148 |
CC-1250-2# |
55.23 |
11.9310 |
1.6921 |
CC-2500-2# |
58.46 |
11.6441 |
1.6495 |
CC-6000-2# |
72.42 |
13.6263 |
1.6093 |
從表3的結果可以看出,在填充量為8份的時候,隨著碳酸鈣細度的變細,PVC壓延膜的光澤度較高,拉伸強度的變化較小,制品的比重有稍微下降,主要原因是由于濕法研磨超細碳酸鈣的比表面積大,粒徑小,單位質量的粒子顆粒數量越多,可提供的折光系數就越多,其光澤度就越高;單位質量的粉體其比表面積越大,可得到的PVC壓延膜的面積就越多,相對應的比重就越低。在填充量為100份的時候,由于填料的添加量的增加,隨著細度的變細,光澤度增加,拉伸強度逐步的增大,比重下降,而且高填充量的變化趨勢更明顯于低填充量。
3.3不同添加量的碳酸鈣對PVC壓延制品的性能影響
為了進一步考察濕法研磨超細碳酸鈣對PVC壓延膜性能的影響,我們以CC-1250添加量8份和100份為基礎,以CC-6000添加量8-13份和100-150份為對比,以拉伸強度和比重為考察指標,在此基礎上驗證CC-6000的添加量增加的情況下,其性能的變化。表4和表5為不同添加量的性能指標:
表4 低填充量時不同添加量濕法超細碳酸鈣對PVC壓延膜性能影響
規格型號 |
拉伸強度/MPa |
比重/g/cm3 |
CC-1250-8份 |
21.8807 |
1.3383 |
CC-6000-8份 |
22.0747 |
1.3148 |
CC-6000-9份 |
22.1826 |
1.3244 |
CC-6000-10份 |
22.0321 |
1.3304 |
CC-6000-11份 |
21.9031 |
1.3381 |
CC-6000-12份 |
20.2203 |
1.3415 |
CC-6000-13份 |
20.3225 |
1.3455 |
從表4的結果可以看出,隨著CC-6000添加量的增大,其拉伸強度是逐漸下降的,比重是逐漸增加的,在添加量為11份的時候,其拉伸強度和比重的數據與CC-1250添加量與8份的數據相當。也就是說,在達到相同性能的條件下,采用CC-6000可以實現添加量從8份增加到11份可以達到與使用CC-1250同樣的效果。
表5 高填充量時不同添加量濕法超細碳酸鈣對PVC壓延膜性能影響
規格型號 |
拉伸強度/MPa |
比重/g/cm3 |
CC-1250-100份 |
11.9310 |
1.6921 |
CC-6000-100份 |
13.6263 |
1.6093 |
CC-6000-110份 |
13.0889 |
1.6453 |
CC-6000-120份 |
13.0773 |
1.6842 |
CC-6000-130份 |
13.0661 |
1.7475 |
CC-6000-140份 |
12.4106 |
1.7621 |
CC-6000-150份 |
11.0256 |
1.8021 |
從表5的結果可以看出,隨著CC-6000添加量的增大,其拉伸強度是逐漸下降的,比重是逐漸增加的,在添加量為140份的時候,其拉伸強度比添加100份CC-1250還要大;在添加量為120份的時候,其比重與添加100份CC-1250相當。在高填充量的情況下,由于碳酸鈣顆粒的變細,比表面積的增大,當其均勻分散于PVC基材中時,與PVC基材接觸面積變大,在受到外力沖擊的時候會產生更多的微裂紋和塑性形變,吸收更多的能量,從而其拉伸強度會增加。也就是說,采用CC-6000替代原配方中CC-1250,在比重稍微下降的情況下,可以實現添加量從100份增加到120份,同時其拉伸強度會提高。
4 結論
(1)濕法研磨超細碳酸鈣CC-6000粒徑比干法研磨的CC-1250、CC-2500要細,比表面積要大。
(2)采用低填充量和高填充量配方,在填充份數相同的情況下,CC-6000制得的壓延膜光澤度和拉伸強度要高于CC-1250、CC-2500;比重要低。
(3)采用低填充量配方,添加11份CC-6000制品拉伸強度和比重與添加8份CC-1250相當。
(4)采用高填充量配方,添加120份CC-6000比重稍低于添加100份CC-1250,其拉伸強度要高。
(作者:李海濱,鄒檢生,彭鶴松 江西廣源化工有限責任公司)
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