納米碳酸鈣在塑料中的應用

  在塑料的加工與生產中，普通碳酸鈣產品只能作為一般的填料使用，而經過改性的納米碳酸鈣除了作為填充劑，還能起到活性劑和補強劑的作用，可以增加塑料制品體積，提升制品的硬度和強度，改善塑料加工性能，并增強塑料制品的耐熱性、彎曲強度、彈性模量等各項性能指標。

  納米碳酸鈣已廣泛應用于PVC，PS，PP等各種塑料的加工中，其中以PVC的用量最為龐大，尤其是電線電纜、管材等制品，納米碳酸鈣對PVC塑料具有很好的補強增韌作用，其主要的納米特性使加工后的PVC塑料具有很好的強度、阻隔性、阻燃性、熱穩定性等力學性能。

  塑料行業對納米碳酸鈣的技術要求主要有：

  吸油值：塑料行業對納米碳酸鈣的吸油值要求一般都很低，因為納米碳酸鈣的粒徑小，比表面積大，如果吸油值大則混煉時消耗的增塑劑就多，使體系粘度升高，不僅影響了加工性能，而且使生產成本上升。

  晶形：以立方體、球形為主，這些晶形的產品表現出的流動阻力較小，易于生產加工，且不影響塑料制品的表面光澤度。

  粒徑：應用于塑料中的納米碳酸鈣粒徑一般控制在100nm左右，粒徑過大不能體現納米碳酸鈣的效果，且會影響制品的外觀；粒徑過小會導致表面能增加，顆粒團聚嚴重，很難在加工時完全分散，導致制品表面出現顆粒。

  分散性：應選擇高分散性的納米碳酸鈣，如果納米碳酸鈣團聚嚴重，則二次粒徑會比一次粒徑大得多，而塑料加工混煉剪切力不是太強，有些團聚嚴重的納米碳酸鈣不容易打散，在應用時會引起局部缺陷，導致產品質量出現問題。

  水分：水分控制應不高于0.5%，若水分過高，會使塑料表面產生氣泡或空鼓等現象。

  pH值：納米碳酸鈣的pH值應控制在10以下，若PH值偏高，會影響制品的白度，表面光澤度，使外觀變差，同時pH高還會使體系的粘度升高，影響加工過程。

  在應用于塑料行業的各種非金屬礦粉材料中，碳酸鈣用量最大，約占到塑料添加劑總量的60～70%，但在高性能化應用研究中仍存在很多問題，特別是如何解決納米碳酸鈣的團聚，如何改進納米碳酸鈣分散效果，如何提升復合材料的粘結強度等方面尚未有效解決。

  納米碳酸鈣在橡膠中的應用

  納米碳酸鈣在橡膠工業中主要應用于輪胎，電線、電纜，橡膠制品等，可起到增加體積，降低成本，改進橡膠加工性能的作用。目前應用在橡膠中的碳酸鈣以重質碳酸鈣和普通輕質碳酸鈣為主，納米碳酸鈣的應用領域和范圍也在不斷擴大，添加納米碳酸鈣的橡膠制品在伸長率、壓縮變形、耐屈服性、抗撕裂性方面要遠強于普通的碳酸鈣。通過特殊工藝處理的納米碳酸鈣，表面活性高，在紫外線照射下，可析出自由移動的電子，極易與氧氣或有機物發生反應，殺死病毒和細菌，故納米碳酸鈣還具有殺菌消毒的效用。

  輪胎：納米碳酸鈣可部分替代炭黑和白炭黑用于汽車輪胎的生產，但在補強效果方面仍有差距，因此在應用中以受應力較小的部位為主，如胎側、簾布膠、氣密層膠、內層膠、緩沖膠等。在生產中，納米碳酸鈣與活性氧化鋅搭配使用可大幅提升輪胎胎面膠的強度。

  膠管和膠帶：納米碳酸鈣在膠管、膠帶中主要起補強、增白，同時提高膠料分散性的效果。

  電線電纜：納米碳酸鈣一般用于礦用電線電纜、高壓電線電纜、船用電線電纜等的保護套和電器電線電纜膠料。

  橡膠行業對納米碳酸鈣的技術要求主要有：

  吸油值：橡膠行業對納米碳酸鈣的吸油值要求較高，吸油值越高，對橡膠的浸潤性和補強性就越好。

  晶形：由于橡膠要求補強性能非常高，故納米碳酸鈣的晶形應以鏈狀或鏈鎖狀為主，加工時鏈段會相互纏繞，可增強體系的強度。

  粒徑：應用于橡膠中的納米碳酸鈣粒徑一般以80～120nm為宜，粒徑過大無法起到補強的效果，而粒徑過小與橡膠浸潤的接觸面積增大，使分散困難，影響橡膠的混煉。

  水分：水分控制應不高于0.5%，若水分過高，則硫化的焦燒時間延長，不利于硫化速率的提升。

  pH值：納米碳酸鈣的pH值主要影響其硫化速率，一般應控制在9.5～10.5，若pH值偏低，則硫化速率變慢，降低效率同時增加能耗。

  在橡膠中添加納米碳酸鈣，可使膠料補強效果明顯提升，同時還可改善材料的抗老化性，耐油性，分散性。相比于普通輕鈣產品，納米碳酸鈣的補強效果更好，但比炭黑和白炭黑差，如果用納米碳酸鈣全部取代炭黑和白炭黑，會使材料的強度降低，如果使用量太大，還會發生粘輥現象，故在技術配方上需合理調試，不斷優化。