Οι εξελίξεις στις τεχνολογίες επεξεργασίας ανθρακικού ασβεστίου του επέτρεψαν να εξελιχθεί από ένα παραδοσιακό πληρωτικό σε έναν τροποποιητή. Αυτή η εξέλιξη επιτρέπει τη μείωση του κόστους των προϊόντων ενώ ταυτόχρονα ενισχύει τις ιδιότητές τους. Μερικά από αυτά είναι μοναδικά για το ανθρακικό ασβέστιο. Η νέα τεχνολογία μικροαφρισμού και το κοίλο ανθρακικό ασβέστιο μπορούν να μειώσουν το βάρος. Παράγουν ελαφρύτερα σύνθετα ανθρακικού ασβεστίου. Είναι έτοιμα για βιομηχανική παραγωγή.
Μπορούμε να προβλέψουμε με βεβαιότητα ότι στο μέλλον, πλαστικό ανθρακικό ασβέστιο σύνθετος Τα υλικά θα επαναπροσδιορίσουν το παραδοσιακό πλαίσιο «δύο μειώσεις και μία βελτίωση»—δηλαδή, μείωση του κόστους και της πυκνότητας ενώ παράλληλα θα ενισχύεται η απόδοση. Το ανθρακικό ασβέστιο θα μεταβεί από ένα απλό πληρωτικό σε έναν επαναστατικό τροποποιητή.
Τα παραδοσιακά πλαστικά σύνθετα υλικά ανθρακικού ασβεστίου δεν οδηγούν αποκλειστικά σε μείωση όλων των ιδιοτήτων του υλικού. Αντίθετα, μπορούν επίσης να βελτιώσουν διάφορα χαρακτηριστικά ενώ προκαλούν ορισμένες υποβαθμίσεις της απόδοσης. Αυτό το άρθρο θα διερευνήσει συγκεκριμένα τόσο τις θετικές όσο και τις αρνητικές επιπτώσεις του ανθρακικού ασβεστίου ως τροποποιητή. Μας καθοδηγεί στην εκμάθηση της εξέλιξης της τροποποίησης ανθρακικού ασβεστίου μελλοντικής έρευνας.
Θετικές επιδράσεις τροποποίησης του ανθρακικού ασβεστίου
1 Περιβαλλοντικά οφέλη του ανθρακικού ασβεστίου
1.1 Διατήρηση των πόρων πετρελαίου
Υπολογισμένη επίδραση του ανθρακικού ασβεστίου σε πλαστικές συσκευασίες
Χρησιμοποιώντας ανθρακικό ασβέστιο 30% σε πολυαιθυλένιο, 3 εκατομμύρια τόνοι πλαστικών σακουλών θα μπορούσαν να εξοικονομήσουν 900.000 τόνους ρητίνης με βάση το πετρέλαιο και 2,7 εκατομμύρια τόνους πετρελαίου.
1.2 Απόδοση φιλική προς το περιβάλλον
Η ενσωμάτωση ανθρακικού ασβεστίου σε πλαστικές σακούλες απορριμμάτων που προορίζονται για αποτέφρωση μπορεί να βελτιώσει την απόδοση της καύσης και να μειώσει σημαντικά τον χρόνο αποτέφρωσης. Όταν καίγεται, το ανθρακικό ασβέστιο διαστέλλεται μέσα στο πλαστικό φιλμ, δημιουργώντας πολυάριθμες μικροσκοπικές οπές που αυξάνουν την επιφάνεια που είναι διαθέσιμη για καύση. Αυτό το φαινόμενο επιταχύνει τη διαδικασία καύσης. Για παράδειγμα, ο χρόνος αποτέφρωσης για πλαστική μεμβράνη πολυαιθυλενίου που περιέχει ανθρακικό ασβέστιο 30% μειώνεται από 12 δευτερόλεπτα (για καθαρό πλαστικό) σε μόλις 4 δευτερόλεπτα.
Επίσης, οι πλαστικές μεμβράνες γεμάτες με ανθρακικό ασβέστιο προάγουν την πληρέστερη καύση. Αυτό ελαχιστοποιεί τον μαύρο καπνό από την επίδραση του φυτιλιού του ανθρακικού ασβεστίου. Η αλκαλικότητα του ανθρακικού ασβεστίου βοηθά στην απορρόφηση των όξινων αερίων. Αυτό μειώνει τον τοξικό καπνό και τον κίνδυνο όξινης βροχής.
Στην Ιαπωνία, οι κανονισμοί ορίζουν ότι οι πλαστικές σακούλες απορριμμάτων για αποτέφρωση πρέπει να περιέχουν τουλάχιστον 30% ανθρακικό ασβέστιο. Πέρα από την ενισχυμένη ταχύτητα καύσης, οι σακούλες με ανθρακικό ασβέστιο παράγουν λιγότερη θερμότητα, δεν παράγουν σταγόνες ή μαύρο καπνό, μετριάζουν τη δευτερογενή ρύπανση και δεν βλάπτουν τους αποτεφρωτήρες.
2. Κοινές επιδράσεις τροποποίησης του ανθρακικού ασβεστίου
2.1 Βελτιωμένη ακαμψία των σύνθετων υλικών
Το ανθρακικό ασβέστιο ενισχύει την αντοχή σε κάμψη, το μέτρο κάμψης, τη σκληρότητα και την αντοχή στη φθορά των σύνθετων υλικών. Στις πλαστικές μεμβράνες, η αυξημένη ακαμψία βελτιώνει σημαντικά την ακαμψία, διευκολύνοντας το επίπεδο κατσάρωμα και τη συνολική δομική ακεραιότητα.
2.2 Βελτιωμένη σταθερότητα διαστάσεων σύνθετων υλικών
Το ανθρακικό ασβέστιο συμβάλλει στη βελτιωμένη σταθερότητα των διαστάσεων μειώνοντας τη συρρίκνωση και τη στρέβλωση, μειώνοντας τον συντελεστή γραμμικής διαστολής, ελαχιστοποιώντας τον ερπυσμό και προάγοντας την ισοτροπία. Η συμπερίληψη του ανθρακικού ασβεστίου στα σύνθετα ενισχύει σημαντικά τη σταθερότητα των διαστάσεων.
2.3 Βελτίωση της αντίστασης στη θερμότητα σε σύνθετα υλικά
Το ανθρακικό ασβέστιο ενισχύει τη θερμική σταθερότητα των σύνθετων υλικών απορροφώντας ουσίες που προάγουν την αποσύνθεση. Για παράδειγμα, τα σύνθετα PBAT/ανθρακικό ασβέστιο παρουσιάζουν σημαντικά μεγαλύτερη θερμική σταθερότητα σε σύγκριση με το καθαρό PBAT. Επιπλέον, η ενσωμάτωση ελαφρού ανθρακικού ασβεστίου σε προϊόντα PVC απορροφά αποτελεσματικά το υδροχλώριο που παράγεται κατά την αποσύνθεση, ενισχύοντας σημαντικά τη θερμική σταθερότητα επεξεργασίας του PVC.
2.4 Ενισχυμένη αντοχή σε σχίσιμο των μεμβρανών
Οι τυπικές πλαστικές μεμβράνες έχουν συχνά υψηλή διαμήκη αντοχή αλλά χαμηλή εγκάρσια αντοχή, ιδιαίτερα σε υλικά όπως τα φιλμ αλειφατικού πολυεστέρα PBS, PLA και PHA. Η προσθήκη ανθρακικού ασβεστίου μπορεί να βελτιώσει την ισοτροπία αυτών των σύνθετων υλικών, οδηγώντας σε σημαντικά ενισχυμένη αντοχή στο σχίσιμο.
3. Ειδικές Τροποποιημένες Ιδιότητες Ανθρακικού Ασβεστίου
3.1 Επιδράσεις στις ιδιότητες εφελκυσμού και πρόσκρουσης
Η επίδραση του ανθρακικού ασβεστίου στην αντοχή σε εφελκυσμό και στην αντοχή σε κρούση σε πλαστικές μεμβράνες δεν είναι καθολική. επηρεάζεται από παράγοντες όπως το μέγεθος των σωματιδίων και η επιφανειακή επεξεργασία.
Επίδραση του μεγέθους των σωματιδίων: Διαφορετικά μεγέθη σωματιδίων ανθρακικού ασβεστίου αποδίδουν ποικίλα αποτελέσματα τροποποίησης στα πλαστικά, όπως απεικονίζεται στον Πίνακα 1. Γενικά, μεγέθη σωματιδίων κάτω των 1000 mesh χρησιμοποιούνται για σταδιακή τροποποίηση. Μεγέθη σωματιδίων μεταξύ 1000 και 3000 mesh, με ποσότητα προσθήκης κάτω από 10%, μπορούν να επιτύχουν κάποια αποτελέσματα τροποποίησης. Αντίθετα, το ανθρακικό ασβέστιο με μεγέθη σωματιδίων άνω των 5000 mesh, ταξινομημένο ως λειτουργικό ανθρακικό ασβέστιο, επιδεικνύει σημαντικά αποτελέσματα τροποποίησης και μπορεί να βελτιώσει τόσο την αντοχή εφελκυσμού όσο και την αντοχή σε κρούση. Αν και το ανθρακικό ασβέστιο σε νανοκλίμακα έχει λεπτότερο μέγεθος σωματιδίων, η τρέχουσα δυσκολία διασποράς του περιορίζει την αποτελεσματικότητά του, περιορίζοντας το σε παρόμοια αποτελέσματα τροποποίησης όπως το ανθρακικό ασβέστιο 8000 mesh.
Πίνακας 1: Επίδραση βαρέος ανθρακικού ασβεστίου με διαφορετικά μεγέθη σωματιδίων στην απόδοση των σύνθετων υλικών PP
| Μέγεθος ματιών με βαρύ ανθρακικό ασβέστιο (30%) επεξεργασμένο με παράγοντα σύζευξης | 2000 | 1250 | 800 | 500 |
| Δείκτης ροής τήγματος (g/10min) | 4.0 | 5.0 | 5.6 | 5.5 |
| Αντοχή σε εφελκυσμό (MPa) | 19.3 | 18.4 | 18.7 | 18.1 |
| Επιμήκυνση στο σπάσιμο (%) | 422 | 420 | 341 | 367 |
| Αντοχή σε κάμψη (MPa) | 28 | 28.6 | 28.2 | 28.4 |
| Συντελεστής κάμψης (MPa) | 1287 | 1291 | 1303 | 1294 |
| Αντοχή κρούσης Izod (J/m) | 113 | 89 | 86 | 78 |
Όπως φαίνεται στον Πίνακα 1, τα λεπτότερα μεγέθη σωματιδίων του ανθρακικού ασβεστίου οδηγούν σε αυξημένη αντοχή σε κρούση, αντοχή εφελκυσμού και επιμήκυνση κατά τη θραύση, ενώ η αντοχή κάμψης και ο συντελεστής κάμψης παραμένουν σχετικά αμετάβλητοι. Ωστόσο, η ρευστότητα του σύνθετου υλικού μειώνεται με μικρότερα μεγέθη σωματιδίων.
Επίδραση της επιφανειακής επεξεργασίας: Η σωστή επιφανειακή επεξεργασία του ανθρακικού ασβεστίου με κατάλληλα μεγέθη σωματιδίων μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την αντοχή σε εφελκυσμό και κρούση των σύνθετων υλικών. Πρόσφατα, οι εξελίξεις στη θεωρία των οργανικών/ανόργανων σύνθετων υλικών έχουν μετατρέψει το ανθρακικό ασβέστιο από ένα απλό πληρωτικό σε ένα νέο λειτουργικό υλικό πλήρωσης. Για παράδειγμα, η οδοντωτή αντοχή κρούσης ενός σύνθετου ομοπολυμερούς πολυπροπυλενίου (PP)/ανθρακικού ασβεστίου μπορεί να υπερδιπλασιαστεί σε σύγκριση με το βασικό πλαστικό.
3.2 Καταστολή καπνού κατά την καύση
Το ανθρακικό ασβέστιο παρουσιάζει εξαιρετικές ικανότητες καταστολής του καπνού. Αυτό οφείλεται στην ικανότητά του να αντιδρά με υδραλογονίδια στον καπνό, σχηματίζοντας σταθερό χλωριούχο ασβέστιο (CaCl2). Επομένως, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως κατασταλτικό καπνού σε οποιοδήποτε πολυμερές που παράγει υδραλογονίδια κατά την καύση, συμπεριλαμβανομένου του χλωριούχου βινυλίου, του χλωροσουλφονωμένου πολυαιθυλενίου και του καουτσούκ χλωροπρενίου.
Δεδομένου ότι η καύση είναι μια ετερογενής αντίδραση στερεού-αερίου που συμβαίνει στην επιφάνεια των στερεών σωματιδίων, το μέγεθος των σωματιδίων του ανθρακικού ασβεστίου παίζει καθοριστικό ρόλο στην αποτελεσματικότητά του στην καταστολή του καπνού. Τα λεπτότερα σωματίδια διαθέτουν σημαντικά μεγαλύτερη ειδική επιφάνεια, η οποία ενισχύει το αποτέλεσμα καταστολής του καπνού.
3.3 Αντισυγκολλητικός παράγοντας
Οι εμφυσημένες σωληνοειδείς μεμβράνες που περιέχουν ανθρακικό ασβέστιο επιδεικνύουν εξαιρετικές ιδιότητες ανοίγματος και αντιστέκονται στην πρόσφυση κατά τη διάρκεια του κατσαρώματος. Σε αυτό το πλαίσιο, το ανθρακικό ασβέστιο λειτουργεί αποτελεσματικά ως παράγοντας κατά της πρόσφυσης.
3.4 Αυξήστε τη θερμική αγωγιμότητα
Η προσθήκη ανθρακικού ασβεστίου ενισχύει τη θερμική αγωγιμότητα του φιλμ. Η φυσαλίδα του φυσητού φιλμ ψύχεται πιο γρήγορα. Αυτό ενισχύει την παραγωγή και αυξάνει την απόδοση του εξωθητή. Χρησιμοποιώντας για παράδειγμα ελαφρύ ανθρακικό ασβέστιο 25% σε φύλλο PVC, χρειάζονται μόνο 3,5 δευτερόλεπτα για να θερμανθεί στους 200°C. Το καθαρό φύλλο PVC διαρκεί 10,8 δευτερόλεπτα. Η θερμική αγωγιμότητα αυξήθηκε κατά 3 φορές.
3.5 Βελτιώστε τη ρευστότητα
Το ανθρακικό ασβέστιο μπορεί να βελτιώσει τη ρευστότητα του σύνθετου συστήματος, να μειώσει το ιξώδες του τήγματος και τη ροπή του εξωθητήρα, να αυξήσει την απόδοση του εξωθητήρα και να βελτιώσει την απόδοση παραγωγής. Διαφορετικοί τύποι ανθρακικού ασβεστίου έχουν διαφορετικές επιδράσεις στη ροή. Η σειρά ρευστότητας του συγκεκριμένου σύνθετου υλικού είναι μεγάλος ασβεστίτης ανθρακικό ασβέστιο> ανθρακικό ασβέστιο μάρμαρο, ανθρακικό ασβέστιο δολομίτης> ανθρακικό ασβέστιο μικρό ασβεστίτης> ανθρακικό ασβέστιο ελαφρύ.
3.6 Απόδοση αντιστοίχισης χρωμάτων
Αντικατάσταση ορισμένων λευκών χρωστικών: Το ανθρακικό ασβέστιο υψηλής λευκότητας μπορεί να αντικαταστήσει ορισμένες λευκές χρωστικές, όπως το διοξείδιο του τιτανίου, εξοικονομώντας έτσι την περιεκτικότητα σε ακριβό διοξείδιο του τιτανίου. Ο μεγάλος ανθρακικός ασβέστιος ασβεστίτης είναι η πρώτη επιλογή λόγω της υψηλής λευκότητάς του και της υψηλής καλυπτικότητας του. Ο λόγος για τον οποίο το ανθρακικό ασβέστιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως λευκή χρωστική ουσία είναι κυρίως επειδή έχει μια ορισμένη κρυφή δύναμη. Η ισχύς απόκρυψης μιας επίστρωσης αναφέρεται στην ελάχιστη ποσότητα χρώματος που απαιτείται για την ομοιόμορφη εφαρμογή της βαφής στην επιφάνεια ενός αντικειμένου, έτσι ώστε να μην εμφανίζεται πλέον το βασικό χρώμα. Εκφράζεται σε g/㎡.
Η ικανότητα απόκρυψης διαφόρων χρωστικών σε επιστρώσεις φαίνεται στον Πίνακα 2:
Πίνακας 2: Απόκρυψη ορισμένων ανόργανων και οργανικών χρωστικών
| Όνομα χρωστικής | Ισχύς κάλυψης (g/cm) |
| Παρά κόκκινο (ανοιχτή απόχρωση) | 18.1-16.3 |
| Παρά κόκκινο (σκούρα απόχρωση) | 17.1-15.0 |
| Κόκκινη λίμνη γ | 23.8-18.8 |
| Lithol red (λίμνη Ba) | 33.7-21.7 |
| Lithol red (λίμνη Ca) | 49.0-33.7 |
| Ρουμπίνι λιθολ | 33.9 |
| Η κόκκινη λίμνη Yanke | 88.5 |
| Ροδαμίνη Υ (ίζημα βολφραμικού) | 25.1 |
| Ροδαμίνη Β (φωσφοβολφραμικό ίζημα) | 16.1 |
| Τολουιδίνη καστανιά κόκκινο | 34.8-37.7 |
| Ανοιχτό-γρήγορο κόκκινο BL | 12.4 |
| Διοξείδιο του τιτανίου | 18.4 |
| (τύπος ρουτιλίου, τύπος ανατάσης) | 19.5 |
| Οξείδιο του ψευδαργύρου | 24.8 |
| Θειικό βάριο | 30.6 |
| Ανθρακικό ασβέστιο | 31.4 |
| Hansa yellow G | 54.9 |
| Hansa yellow 10G | 58.8 |
| Μόνιμο πορτοκαλί | 29.6 |
| Πράσινο μαλαχίτη | 5.4 |
| Πράσινη χρωστική Β | 2.7 |
| Μπλε μαλαχίτη (ίζημα φωσφοβολφραμικού άλατος) | 7.7 |
| Μπλε μαλαχίτη | 68.5 |
| Βιολέτα του μεθυλίου (ίζημα φωσφοβολφραμικού άλατος) | 7.6 |
| Βιολέτα του μεθυλίου (καθίζησης ταννίνης) | 4.9 |
| Το φως του ήλιου γρήγορα βιολετί | 10.2 |
| Μπλε φθαλοκυανίνης | 4.5 |
| Κονίαμα βαρίου ψευδαργύρου (σκόνη μολύβδου) | 23.6 |
| Κονίαμα μολύβδου (βασικός θειικός μόλυβδος) | 26.9 |
| Τριοξείδιο του αντιμονίου | 22.7 |
| Τάλκης | 32.2 |
Η ικανότητα απόκρυψης ενός υλικού σχετίζεται στενά με τον δείκτη διάθλάσής του. Γενικά, ένας υψηλότερος δείκτης διάθλασης έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερη δύναμη απόκρυψης και πιο έντονη λευκή απόχρωση. Ο δείκτης διάθλασης διαφόρων λευκών υλικών περιγράφεται λεπτομερώς στον Πίνακα 3.
Πίνακας 3: Δείκτης Διάθλασης Διάφορων Λευκών Υλικών
| Λευκά υλικά | Αριθμός ευρετηρίου χρωστικής | Δείκτης Διάθλασης |
| Διοξείδιο του τιτανίου (τύπου ρουτιλίου) | Κονίαμα χρωστικής 6 | 2.70 |
| Σκόνη τιτανίου (τύπου ανατάσης) | Κονίαμα χρωστικής 6 | 2.55 |
| Οξείδιο του ζιρκονίου | Κονίαμα χρωστικής 12 | 2.40 |
| Θειούχος ψευδάργυρος | 2.37 | |
| Τριοξείδιο του αντιμονίου | Κονίαμα χρωστικής 11 | 2.19 |
| Οξείδιο του ψευδαργύρου | Κονίαμα χρωστικής 4 | 2.00 |
| Λιθοπόνη (σκόνη ψευδάργυρου-βαρίου) | Έγχρωμο κονίαμα 21 | 2.10 |
| Θειικό βάριο | Κονίαμα χρωστικής 18 | 1.64 |
| Ανθρακικό ασβέστιο | Κονίαμα πιγμέντου 27 | 1.58 |
| Τάλκης | Αριθμός ευρετηρίου χρωστικής | 1.54 |
Επίδραση στο χρωματισμό Το φυσικό λευκό χρώμα του ανθρακικού ασβεστίου επηρεάζει την ικανότητά του να ταιριάζει με φωτεινά χρώματα, καθιστώντας δύσκολη την επίτευξη φωτεινών χρωματικών συνδυασμών. Επιπλέον, μπορεί να περιπλέξει το ταίριασμα των ειδικών μαύρων.
Επίδραση στο έγχρωμο φως Πέρα από το φυσικό του λευκό χρώμα, το ανθρακικό ασβέστιο μπορεί να εμφανίσει διαφορετικά χρώματα, επηρεάζοντας την καθαρότητα του χρώματος. Το έγχρωμο φως αναφέρεται στις πρόσθετες αποχρώσεις που εμφανίζει ένα αντικείμενο μαζί με το κύριο χρώμα του. Για παράδειγμα, συμπληρωματικά χρώματα βρίσκονται σε αντίθετα άκρα του χρωματικού φάσματος. το μπλε, για παράδειγμα, συμπληρώνεται από το κίτρινο. Η ανάμειξη αυτών μπορεί να παράγει λευκό φως, μια αποτελεσματική μέθοδο για την εξουδετέρωση του έγχρωμου φωτός.
Το χρώμα βάσης που εκπέμπεται από το ανθρακικό ασβέστιο ποικίλλει ανάλογα με την προέλευση. Για παράδειγμα:
- Το ανθρακικό ασβέστιο από το Sichuan έχει ένα μπλε χρώμα βάσης.
- Το ανθρακικό ασβέστιο από την Guangxi έχει κόκκινο χρώμα βάσης.
- Το ανθρακικό ασβέστιο από την Jiangxi έχει επίσης μπλε χρώμα βάσης.
Όταν ταιριάζουν τα χρώματα, το χρωματικό φως του ανθρακικού ασβεστίου πρέπει να ευθυγραμμίζεται με την κύρια χρωματική απόχρωση. Για παράδειγμα, το ανθρακικό ασβέστιο με μπλε απόχρωση μπορεί να εξουδετερώσει τη χρωστική δύναμη των κίτρινων χρωστικών. Χρησιμοποιείται επίσης συνήθως για την εξουδετέρωση του κίτρινου χρωματικού φωτός στα προϊόντα.
Βελτίωση του αστιγματισμού σε πλαστικά προϊόντα: Αν και η προσθήκη ανθρακικού ασβεστίου δεν ενισχύει τη γυαλάδα των πλαστικών προϊόντων, μειώνει αποτελεσματικά τη γυαλάδα, παρέχοντας αποτέλεσμα ματ.
3.7 Αύξηση της αναπνευσιμότητας
Οι πλαστικές μεμβράνες γεμάτες με ανθρακικό ασβέστιο δημιουργούν μικροσκοπικούς πόρους κατά τη διάρκεια του τεντώματος, επιτρέποντας στους υδρατμούς να περάσουν ενώ αποτρέπουν τη διείσδυση υγρού νερού. Αυτό το χαρακτηριστικό τα καθιστά κατάλληλα για την παραγωγή πλαστικών προϊόντων που αναπνέουν. Για βέλτιστα αποτελέσματα, θα πρέπει να χρησιμοποιείται μόνο ανθρακικό ασβέστιο με μέγεθος σωματιδίων 3000 mesh ή λεπτότερο, με στενή κατανομή μεγέθους σωματιδίων.
3.8 Προώθηση της απόδοσης υποβάθμισης των προϊόντων
Όταν θάβονται πλαστικές σακούλες πολυαιθυλενίου που περιέχουν ανθρακικό ασβέστιο, το ανθρακικό ασβέστιο μπορεί να αντιδράσει με διοξείδιο του άνθρακα και νερό για να σχηματίσει υδατοδιαλυτό διττανθρακικό ασβέστιο (Ca(HCO3)2), το οποίο μπορεί να φύγει από το φιλμ. Αυτή η διαδικασία δημιουργεί μικροσκοπικές οπές στο φιλμ, αυξάνοντας την επιφάνεια σε επαφή με τον αέρα και τους μικροοργανισμούς, διευκολύνοντας έτσι την υποβάθμιση του προϊόντος.
3.9 Ο ρόλος της πυρηνοποίησης του ανθρακικού ασβεστίου
Το ανθρακικό νανο-ασβέστιο (CaCO3) παίζει κρίσιμο ρόλο στην κρυστάλλωση του πολυπροπυλενίου, αυξάνοντας την περιεκτικότητα σε β-κρυστάλλους και ενισχύοντας έτσι την αντοχή του πολυπροπυλενίου σε κρούση.
3.10 Μείωση της απορρόφησης νερού σε πλαστικά PA
Η απορρόφηση νερού των σύνθετων υλικών πολυαμιδίου (PA)/ανθρακικού ασβεστίου είναι σημαντικά χαμηλότερη από αυτή της καθαρής ρητίνης PA. Για παράδειγμα, η ενσωμάτωση ανθρακικού ασβεστίου 25% στο PA6 μπορεί να μειώσει τον ρυθμό απορρόφησης νερού του σύνθετου υλικού κατά 56%.
3.11 Βελτίωση ιδιοτήτων επιφάνειας
Το ανθρακικό ασβέστιο μπορεί να βελτιώσει την επιφανειακή τάση των σύνθετων υλικών. Έχει εξαιρετικές ιδιότητες προσρόφησης. Αυτό ενισχύει τις ιδιότητες ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης, επίστρωσης και εκτύπωσης.
3.12 Επιδράσεις του ανθρακικού ασβεστίου στον αφρισμό
Η επίδραση του ανθρακικού ασβεστίου στην απόδοση αφρισμού των πλαστικών υλικών είναι πολύπλοκη και εξαρτάται τόσο από το μέγεθος των σωματιδίων όσο και από την ποσότητα που χρησιμοποιείται:
Μέγεθος ανθρακικού ασβεστίου: Όταν το μέγεθος των σωματιδίων του ανθρακικού ασβεστίου ευθυγραμμίζεται με τον παράγοντα αφρισμού, μπορεί να λειτουργήσει ως παράγοντας πυρήνωσης. Αυτή η διαδικασία επηρεάζει θετικά τον αφρισμό. Το ιδανικό μέγεθος σωματιδίων είναι μικρότερο από 5 μm και θα πρέπει να αποφεύγεται η συσσωμάτωση. Εάν το μέγεθος των σωματιδίων υπερβαίνει τα 10 μm ή είναι πολύ λεπτό και συσσωματώνεται, μπορεί να επηρεάσει αρνητικά τον αφρισμό. Συνιστάται η χρήση ανθρακικού ασβεστίου 3000 mesh (περίπου 4 μm) για να εξασφαλιστεί μέγεθος κάτω από 5 μm χωρίς συσσωμάτωση.
Οι μηχανισμοί με τους οποίους το ανθρακικό ασβέστιο προάγει τον αφρισμό περιλαμβάνουν:
Λειτουργεί ως παράγοντας πυρήνωσης απορροφώντας το αφριστικό αέριο για τη δημιουργία πυρήνων φυσαλίδων, ελέγχοντας έτσι τον αριθμό των πόρων και καθαρίζοντας το μέγεθός τους.
Παρέχει ακαμψία που επιβραδύνει την παραμόρφωση και την κινητικότητα του τήγματος, που βοηθά στην αναστολή της ταχείας διαστολής των πόρων και επιτρέπει λεπτότερα μεγέθη πόρων. Το νανο-ανθρακικό ασβέστιο μπορεί ακόμη και να δημιουργήσει μικροπορώδη αφρώδες πλαστικό λόγω του μικρού μεγέθους του παράγοντα πυρηνοποίησης.
Ποσότητα ανθρακικού ασβεστίου που προστέθηκε: Η βέλτιστη ποσότητα πλήρωσης για το ανθρακικό ασβέστιο για τη βελτίωση της ποιότητας αφρισμού κυμαίνεται τυπικά από 10% έως 30%. Εάν προστεθεί πολύ λίγο. Δεν θα υπάρχουν αρκετά σημεία πυρήνωσης, οδηγώντας σε χαμηλό λόγο αφρισμού. Αντίστροφα, εάν χρησιμοποιηθεί υπερβολική ποσότητα, ενώ δημιουργούνται περισσότερα σημεία πυρήνωσης, η ισχύς τήξης μπορεί να μειωθεί υπερβολικά. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα πολλές σπασμένες φυσαλίδες και μειωμένη αναλογία αφρισμού.
Δυνατότητα διασποράς ανθρακικού ασβεστίου: Η ομοιόμορφη διασπορά του ανθρακικού ασβεστίου είναι απαραίτητη για την προώθηση της ποιότητας του αφρισμού. Το ομοιόμορφα κατανεμημένο ανθρακικό ασβέστιο δεν εξασφαλίζει συσσωμάτωση. Εάν το μέγεθος των σωματιδίων είναι εντός 5 μm, θα λειτουργήσει αποτελεσματικά ως πυρηνοποιητικός παράγοντας χωρίς να επηρεάζει αρνητικά τον αφρισμό.
Περιεκτικότητα σε νερό σε ανθρακικό ασβέστιο: Εάν η περιεκτικότητα σε νερό της ανόργανης σκόνης είναι κάτω από 0,5%, θα έχει ελάχιστη επίδραση στον αφρισμό.
Άλλες ιδιότητες: Το ανθρακικό ασβέστιο συμβάλλει επίσης στη βελτιωμένη αντοχή στη φθορά και σκληρότητα στα σύνθετα υλικά.
Αρνητικές τροποποιήσεις πληρωτικών
1. Αυξημένη Πυκνότητα Σύνθετων Υλικών
Η προσθήκη ανθρακικού ασβεστίου στη ρητίνη οδηγεί σε ταχεία αύξηση της πυκνότητας του σύνθετου υλικού. Για προϊόντα που πωλούνται κατά βάρος, μήκος ή επιφάνεια, αυτή η αυξημένη πυκνότητα μπορεί να αντισταθμίσει ορισμένα πλεονεκτήματα κόστους. Ο βαθμός αύξησης βάρους ποικίλλει μεταξύ των διαφόρων τύπων ανθρακικού ασβεστίου, με τη σειρά ειδικής πυκνότητας ως εξής:
Ελαφρύ ανθρακικό ασβέστιο < Μεγάλος ασβεστίτης ανθρακικό ασβέστιο < Μάρμαρο ανθρακικό ασβέστιο < Δολομίτης ανθρακικό ασβέστιο < Μικρός ασβεστίτης ανθρακικό ασβέστιο.
Πώς να μειώσετε την πυκνότητα των σύνθετων πλαστικών ανθρακικού ασβεστίου:
1.1 Διατάσεις προϊόντος για μείωση βάρους:
Το τέντωμα δημιουργεί κενά παραμόρφωσης μεταξύ του πλαστικού και του ανθρακικού ασβεστίου, μειώνοντας ελαφρώς τη συνολική πυκνότητα. Για παράδειγμα, μια τεντωμένη μεμβράνη πολυαιθυλενίου γεμάτη με ανθρακικό ασβέστιο 30% έχει πυκνότητα 1,1 g/cm³, σε σύγκριση με 1,2 g/cm³ για την μη τεντωμένη έκδοση. Αυτή η τεχνική είναι εφαρμόσιμη σε διάφορα πλαστικά προϊόντα, όπως επίπεδο σύρμα, φυσητό φιλμ, ταινία ιμάντων και δακρυϊκό φιλμ.
1.2 Μικροαφρισμός προϊόντος για μείωση βάρους:
Η χρήση της υγρασίας που απορροφάται από το πληρωτικό για μικροαφρισμό μπορεί να μειώσει σημαντικά την πυκνότητα χωρίς συμβιβασμούς στην απόδοση. Για παράδειγμα, το ελαφρύ σύνθετο υλικό ανθρακικού ασβεστίου 50% μπορεί να επιτύχει ελάχιστη πυκνότητα 0,7 g/cm³ όταν χρησιμοποιείται για την παραγωγή φιλμ, που αντιπροσωπεύει μείωση 45%.
1.3 Κοίλη γέμιση για μείωση βάρους:
Η χρήση απλής και οικονομικά αποδοτικής τεχνολογίας κοίλωσης ανόργανης σκόνης επιτρέπει την παραγωγή κοίλων προϊόντων ανθρακικού ασβεστίου, τα οποία μειώνουν σημαντικά την πυκνότητα. Η πυκνότητα αυτών των κοίλων προϊόντων μπορεί να μειωθεί σε περίπου 0,7 g/cm³.
2. Μείωση Γυαλάδας σε Σύνθετα Υλικά
Η μέθοδος επεξεργασίας και ο τύπος του ανθρακικού ασβεστίου επηρεάζουν τη γυαλάδα της επιφάνειας των σύνθετων προϊόντων. Η σειρά γυαλάδας για διαφορετικά σύνθετα υλικά είναι η εξής:
- Υγρή διαδικασία > Ξηρή διαδικασία
- Ελαφρύ ανθρακικό ασβέστιο > Μεγάλος ασβεστίτης ανθρακικό ασβέστιο > ανθρακικό ασβέστιο μάρμαρο > ανθρακικό ασβέστιο μικρού ασβεστίου > ανθρακικό ασβέστιο δολομίτης.
3. Μείωση της Διαφάνειας στα Σύνθετα Υλικά
Το ανθρακικό ασβέστιο έχει δείκτη διάθλασης που διαφέρει σημαντικά από αυτόν των κοινών ρητινών όπως το πολυαιθυλένιο και το πολυπροπυλένιο. Ως αποτέλεσμα, τα συμβατικά πληρωτικά ανθρακικού ασβεστίου μπορούν να επηρεάσουν αρνητικά τη διαφάνεια των μεμβρανών. Μόνο το ανθρακικό νανο-ασβέστιο, με μέγεθος κάτω από 200 νανόμετρα, μπορεί να διατηρήσει τη διαφάνεια του σύνθετου υλικού. Τα κύματα φωτός μπορούν να παρακάμψουν αποτελεσματικά τέτοια μικρά σωματίδια.
4. Μείωση επιμήκυνσης σε θραύση σε σύνθετα υλικά
Η υψηλή ακαμψία του ανθρακικού ασβεστίου μπορεί να μειώσει την αρχική ολκιμότητα του σύνθετου υλικού. Αυτή η αυξημένη ακαμψία μειώνει την κινητικότητα των μακρομοριακών αλυσίδων, με αποτέλεσμα τη μειωμένη επιμήκυνση στο σπάσιμο του τελικού προϊόντος.
5. Μείωση της αντοχής σε εφελκυσμό και της αντοχής σε κρούση
Σε πολλές περιπτώσεις, η προσθήκη ανθρακικού ασβεστίου μπορεί να οδηγήσει σε μειωμένη αντοχή εφελκυσμού και αντοχή σε κρούση στο σύνθετο υλικό. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα εάν τα σωματίδια ανθρακικού ασβεστίου είναι πολύ μεγάλα ή εάν η επιφανειακή επεξεργασία του ανθρακικού ασβεστίου είναι ανεπαρκής. Η πιο αξιοσημείωτη πτώση παρατηρείται συχνά στην αντοχή σε εφελκυσμό.
6. Φαινόμενο λεύκανσης αυξημένου στρες
Όταν προσθέτετε πολύ ανθρακικό ασβέστιο στη ρητίνη, μπορεί να προκαλέσει κενά και ραβδώσεις αργύρου όταν το προϊόν τεντώνεται. Αυτό επιδεινώνει τη λεύκανση του στρες της ρητίνης.
7. Επιτάχυνση της γήρανσης του προϊόντος
Όλα τα ανόργανα υλικά σε σκόνη, συμπεριλαμβανομένου του ανθρακικού ασβεστίου, μπορούν να επιταχύνουν τη γήρανση των σύνθετων υλικών, οδηγώντας σε μείωση της μακροζωίας και της απόδοσης των προϊόντων.
8. Μειωμένη αντοχή συγκόλλησης μεταξύ υλικών
Η χρήση ανθρακικού ασβεστίου μπορεί να μειώσει την αντοχή συγκόλλησης των μεμβρανών, όπως τη μείωση της αντοχής θερμικής σφράγισης, και μπορεί επίσης να μειώσει την αντοχή συγκόλλησης των σωλήνων.