【原创】碳酸钙填充母料:不再被低估的设计动作有哪些?——访深圳市高分子行业协会王文广教授级高工


来源:中国粉体网   黑金

[导读]  2021年6月29-30日,由中国粉体网主办的“2021全国碳酸钙产业高值化发展交流大会”在安徽池州隆重召开,期间我们邀请到深圳市高分子行业协会王文广教授级高工做客“对话”栏目,进行视频访谈,围绕碳酸钙填充母料的优势、设计、应用现状等进行了探讨交流。

中国粉体网讯  2021年6月29-30日,由中国粉体网主办的“2021全国碳酸钙产业高值化发展交流大会”在安徽池州隆重召开,期间我们邀请到深圳市高分子行业协会王文广教授级高工做客“对话”栏目,进行视频访谈,围绕碳酸钙填充母料的优势、设计、应用现状等进行了探讨交流。



王文广教授级高工

©Fen Xiangjia/Cnpowder.com.cn


粉体网:王教授,首先请问碳酸钙作为填充母料填料的优势有哪些?


王教授:主要有三大优势。第一,防止粉尘污染环境。自己用碳酸钙粉末生产时有粉尘污染,而现在环保压力大,碳酸钙填充母料可有效防止粉尘污染。第二,促进粉体分散更加均匀。企业自己添加碳酸钙时,可能在产品中分散不开,而做成母料时,已预分散。第三,提高粉体与基体的相容性。直接添加碳酸钙,同聚乙烯的相容性要差,这样会大大降低产品的强度。做成母料时,已添加相容成分,所以对强度影响小,甚至可以提高强度。


粉体网:王教授,填充母料配方设计包括哪些方面的设计?


王教授:概括而言,涵盖六大板块。第一大板块是功能板块,就是母料里要有什么功能,关键是用什么粉体。第二是成型板块。母料是把粉体变成颗粒,使其成型。第三是分散板块,要分散均匀。第四是相容板块。第五是稳定板块,因为聚乙烯载体在加工过程中分解太大会影响强度。第六是美观板块,使产品美观一些,便于出售。


粉体网:王教授,对于功能组分设计,该如何选择无机粉体?碳酸钙在母料配方中应如何选择和使用?


王教授:功能母粒是母料的核心,体现母料的功能性。比如色母料用来配色,抗静电母料用来抗静电,阻燃母料用来阻燃。


填充母料的功能取决于母料中无机粉体的性能。如提高冲击选择纳米碳酸钙和沉淀硫酸钡;提高拉伸选择硅灰石滑石粉等;不影响透明性选择沉淀硫酸钡、高硅含量滑石粉和元明粉等;赋予吸水功能用氧化钙等。


对于碳酸钙,又分为不同的品种,表现出不同的粒度、吸油值等表观性能。如我报告所提,碳酸钙涵盖重质碳酸钙、轻质碳酸钙两大类。重质碳酸钙又分大方解石的、小方解石的、大理石的、白云石的等等,性能会有所不同。轻质碳酸钙又分为球状、立方形、柱状、纤维状、空心状、碟状等,不同形状所表现的性能也不同。在选择时,要依据最终产品以及想达到的功能。比如造纸用碳酸钙母料,选择蝶状;若冲击强度要求高,优先选轻钙。依据不同用途选择相应的产品。


粉体网:王教授,碳酸钙填充母料配方设计原则是什么?目前业内碳酸钙填充母料配方设计中容易忽视的有哪几点?


王教授:原则有两点。第一,尽量少用小分子的。因为现在环保压力很大,如果加入小分子太多,那么在生产过程中容易挥发产生VOC气体,可能会不达标。第二,各种助剂的加入量和碳酸钙的粒度有关。粒度越细,加入各种助剂、润滑剂、分散剂、相容剂要多一些。另一方面,粒度越细,在母料中的粉体含量要降低一点。


目前企业做碳酸钙填充母料容易忽视的是相容性,很多企业没有考虑相容性。如果客户对碳酸钙加入后的强度要求很高,就要添加相容剂。如果客户对加入后强度损失不在意,那就不需要添加相容剂。目前很多企业不添加相容剂、分散剂,直接添加载体、功能母料、润滑剂,这样做出的产品容易存在结块、产品性能差。


此外,根据需求,六大组分不是全部必须有的。比如美观组分,若自己使用,不需要添加;如果是聚乙烯用,可以不用稳定组分。


粉体网:王教授,您从事塑料行业35年,是高分子改性领域专家和行家。您认为该如何将碳酸钙更好的用于塑料中?


王教授:碳酸钙是目前塑料填料里最为便宜的一种,1250目约是400元。所以目前选用填料优先选择碳酸钙。但是反言之,碳酸钙目前大部分还是低值化应用。碳酸钙在高值化应用方面应该重视起来。


目前企业选用碳酸钙,主要用来降低成本。同时会产生一些副作用。比如提高了产品密度,影响了产品的某些性能,尤其是拉伸、冲击性能的影响比较大。但如果碳酸钙母料做好了,尤其是六大组分设计好了,是会提高产品性能的,可以提高拉伸强度、冲击强度。目前我已设计出这样的产品并已在试用。


另外,对于密度问题,添加碳酸钙后,一个塑料袋可能由20g变成30g,重量增加,这样不利成本的降低。因此,我现在也正研究,如何加入碳酸钙的同时,密度不增加,或者相等或者降低。现在我已研究出一款密度不增加的母料。


按照我的设想,碳酸钙将来应该具备降低成本、降低密度、提高强度等综合功能,变得更加完美。目前碳酸钙更多是被低价售卖,但如果加大投入,提升产品性能,卖价会翻好几倍。


一个完整的填充母料配方由:载体树脂、无机粉体、分散剂、偶联剂、相容剂、润滑剂、抗静电剂、抗氧剂、热稳定剂等10多种以上成分组成。其中功能组分是母料的核心组分。碳酸钙填充母料配方设计的起点也要从钙粉开始,就像盖楼的地基一样。整体而言,碳酸钙是一个被低估了的很好的材料。未来,碳酸钙高值化应用是其发展的重要方向。


(中国粉体网编辑整理/黑金)

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作者:黑金

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