中国粉体网讯 聚氯乙烯（PVC）由于原料来源丰富、硬度大、抗化学腐蚀、制品透明等特点，广泛应用于建筑、运输、包装、室内装饰材料等领域。
但PVC材料冲击韧性差，受到外力冲击作用时极容易发生脆断，因此需要对其进行增韧改性。例如，PVC制品中使用碳酸钙（轻质碳酸钙和重质碳酸钙）其主要作为填充剂以降低成本，并对制品的加工和使用性能产生影响。
PVC管材
1、不同碳酸钙填充改性PVC有什么差异?
碳酸钙在PVC制品中能起到一种骨架作用，对制品尺寸的稳定性有很大作用，还能提高制品的硬度，并提高制品的表面光泽和表面平整性。
重质碳酸钙：湿法重钙的粒径细、粒度分布窄、吸油值低、比表面积大、产品稳定，被广泛应用于PVC制品中。以PVC压延膜为例，湿法重钙对其遮盖力、耐热性、拉伸强度有明显补强作用，能与轻钙、纳米钙相互替代。
轻质碳酸钙：加入轻质碳酸钙可以增加体积，降低成本，同时还可以提高硬质PVC制品的尺寸稳定性、硬度和刚性，改善塑料的加工性能。
纳米碳酸钙：将纳米活性碳酸钙应用于PVC管材生产，管材的拉伸屈服强度、断裂伸长率、纵向回缩率等指标均有所提升。
2、碳酸钙填充改性PVC需要注意什么?
传统的改性方法是通过使用弹性体增韧剂改性PVC，在提高材料韧性的同时却牺牲了材料原有的模量、硬度、刚性、热形变温度等性能；刚性粒子的使用避免了上述性能的下降，也能显著降低成本。
但是由于无机刚性粒子的表面性能与PVC树脂差异较大，其增韧效果受到诸多因素的影响。如：无机刚性粒子的加工方式、成分、大小、形貌、分散程度、成型加工条件等。
3、碳酸钙填充改性PVC的影响因素有哪些？
（1）粒径/形貌
有研究指出，碳酸钙的不同粒度分布对制品的作用是不同的。在PVC制品中均匀分散的条件下，相同配比时，碳酸钙的粒径越小，PVC制品的力学性能越好，碳酸钙与PVC树脂的相容性越好，PVC制品的冲击强度等力学性能越好，但加工成本越高，保持其分散性越难，故PVC制品用碳酸钙粒度大小应适中，粒度分布应因需而定。
陆晓瞳等选用六种超细碳酸钙填充改性硬质聚氯乙烯（PVC）复合材料，研究超细碳酸钙颗粒形态对PVC复合材料性能的影响。结果表明，纳米碳酸钙和亚微米碳酸钙具有很好的增韧效果，复合材料冲击强度提高显著，轻质碳酸钙和重质碳酸钙没有增韧效果，其中，亚微米碳酸钙具有与纳米碳酸钙相当的增韧效果，且填充量明显提高；碳酸钙颗粒粒径越小、表面越规整、分散性能越好，增韧效果越好；复合材料塑化性能随碳酸钙粒子的减小而增大，加工性能则反之。
郑休宁等研究表明，碳酸钙大粒径粒子的存在对PVC-U管材冲击性能存在较大的破坏作用，应加以控制。
董栋栋等用氯化法制备得到了片状、菱形、棒状、球状和立方体状5种不同形貌碳酸钙微粒，并研究不同形貌碳酸钙颗粒形态对软质聚氯乙烯（PVC）薄膜力学性能的影响。结果表明，不同形貌碳酸钙均提高了PVC薄膜的力学性能，PVC薄膜拉伸强度和断裂伸长率均提高显著；其中，棒状形貌碳酸钙对PVC薄膜力学性能的提高效果最好。
图源：徐同考教授课件
图源：徐同考教授课件
（2）碳化/改性工艺
谢忠等通过实验小试、工业化放大试验，研究高性能管材用的复合纳米活性碳酸钙生产方法，摸索出优化的生产工艺条件。生产出吸油值低、加工性能好和分散性好的纳米活性碳酸钙，作为填充补强剂应用于PVC排水管的生产，生产出的PVC排水管的拉伸屈服强度、断裂伸长率、纵向回缩率、扁平试验等指标优于PVC管国家标准，30吨重的大卡车从排水管上面压过，仍为水管恢复原形，产品性能优异。
孙锋等采用钛酸酯偶联剂对碳酸钙进行表面改性，分析了偶联剂在碳酸钙表面改性的机理，并研究了其对聚氯乙烯（PVC）复合材料性能的影响。结果表明，偶联剂可以明显改善PVC/钙粉复合材料的力学性能、热稳定性以及耐热性。
刘亚雄研究了碳化起始温度、脂肪酸C链长度、油脂熔点与碘值、复合表面处理剂等关键因素对纳米碳酸钙和聚氯乙烯（PVC）压延膜性能的影响，以此解决PVC压延膜吸墨性和光泽差等问题。
黎华强重点探讨碳酸钙在聚氯乙烯压延成型工艺中的应用，通过实验，得出结论：在PVC压延合成革之发泡层中或对力学性能不做要求的应用场景中，推荐使用重质碳酸钙；对力学性能要求高的应用场景，推荐使用轻质碳酸钙，纳米碳酸钙最好。为减少轻质和纳米碳酸钙的二次团聚，需进行表面改性处理。在PVC膜制品中，拉伸性能和断裂伸长率随着碳酸钙添加量的增加而减小。
邓克文等分析了干法研磨生产的GY-616、湿法研磨生产的CC-6000A、沉淀法生产的复合轻质纳米钙对制备的薄膜的光泽度、拉伸强度、比重、遮盖力和耐热性影响。结果表明，CC-6000A湿法研磨碳酸钙制备的压延膜光泽度和比重与复合轻质纳米钙一致；遮盖力和耐热性和拉伸强度要优于复合轻质纳米钙。
结语
综上所述，碳酸钙的品种、粒径、形貌、分散效果及改性工艺等对填充改性PVC有较大影响。此外，碳酸钙填充改性PVC用量上重质碳酸钙占据大部分份额，但主要起到填充作用，具备补强和功能性的纳米碳酸钙应用技术虽然趋于成熟，但是用量依旧有所不足，团聚问题依然亟待解决。
参考文献：
陆晓瞳，等：超细碳酸钙颗粒形态对PVC复合材料性能的影响，华东理工大学国家超细粉末工程研究中心
郑休宁，等：PVC制品用碳酸钙粒度的控制，梧州职业学院
谢忠，等：高性能PVC管材用的纳米活性碳酸钙的研制，恩平燕怡新材料有限公司
邓克文，等：湿法超白超细碳酸钙在PVC压延膜中的应用，江西广源化工有限责任公司
（中国粉体网编辑整理/昧光）
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