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【原创】“水磨+改性”研制塑料用功能型碳酸钙——访中国塑料加工工业协会徐同考教授

昧光

2023.4.14 | 点击 22664次

导读 访中国塑料加工工业协会徐同考教授

为促进我国碳酸钙产业高质量发展，提升技术及装备水平，增加产品附加值，中国粉体网以“精细加工，高值应用”为主题，于2023年3月16日-3月17日在河南南阳举办了“2023全国碳酸钙产业高值化发展交流大会”。会议期间我们邀请到了中国塑料加工工业协会徐同考教授做客“对话”栏目，参与视频访谈。

中国塑料加工工业协会徐同考教授

粉体网：徐教授您好，您能否先给大家科普一下塑料的分类？碳酸钙主要应用在哪些种类的塑料当中？

徐教授：塑料的分类主要有两种类别，一种是按照应用分类：工程塑料、通用塑料、特种塑料。另外一种是按照塑料的性能分类：热塑性塑料、热固性塑料、特种塑料。

碳酸钙在聚氯乙烯塑料中应用的最早，在板材、管材、装饰材料当中轻质碳酸钙都有应用。后来受环保政策、成本等因素制约，最近十几年间重质碳酸钙大量替代轻质碳酸钙，在聚丙烯、聚乙烯、ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）、尼龙中应用。

粉体网：目前碳酸钙在塑料制品中填充率、添加量，大概情况如何？

徐教授：碳酸钙在塑料制品中应用，根据产品不同添加量也有所不同。例如，塑料薄膜、垃圾袋，碳酸钙填充率大概在30%左右；编织袋、水果筐一类产品中碳酸钙填充率达到30~50%，接近一半。

截至目前，欧美、日本等国家都还需要在塑料薄膜、垃圾袋当中添加碳酸钙，除了降低成本，更主要的原因是便于塑料应用后焚烧处理。若不添加碳酸钙，聚丙烯、聚乙烯塑料在燃烧的过程中易熔化成膜，鼓风效果差，氧气被膜阻隔，不利于燃烧，处理效果不好；聚丙烯、聚乙烯添加碳酸钙后，燃烧过程中易形成 “网孔”，氧气充足，燃烧充分，处理效果好。

粉体网：徐教授，您能否给大家介绍一下，塑料用碳酸钙的改性工艺有哪些？目前常用的改性剂有哪些？

徐教授：碳酸钙是无机材料，塑料是有机材料，两者是对立的。因此，碳酸钙、助剂、树脂的相容性是影响塑料制品质量的重要因素。经过活化处理后的碳酸钙表面均匀地包覆与树脂性能相近的亲油性助剂，在与树脂共混过程中，改善不同物料界面相容性，提高产品的性能。而表面活化改性工艺必须满足一定的温度、压力、摩擦、时间等条件，如助剂在60℃~120℃时，经过3分钟到5分钟的熔化、分布、涂覆在粉体表层，使亲水性碳酸钙转变为亲油性材料。

改性剂方面，种类很多，也比较复杂。在碳酸钙行业，最早应用的是铝酸脂偶联剂，目前也还是用量最大的改性剂。此外，硅烷偶联剂、酞酸酯偶联剂也在碳酸钙行业使用，但是因为价格（硅烷偶联剂、酞酸酯偶联剂价格高）、应用场景（部分偶联剂有颜色会影响碳酸钙白度）等因素，改性剂应用情况有一定差别。

粉体网：徐教授，目前重钙、轻钙在塑料中应用比例如何？塑料用碳酸钙价格如何？

徐教授：轻钙、重钙各有优势，应用方面谁也不能替代谁。最早聚氯乙烯里面使用的都是轻钙，但轻钙生产工艺相对复杂，且不利于环保，废气、废水易污染环境。重钙有环保优势，生产成本也更低，水磨重钙的粒径、强度、功能性、纯度和轻钙基本上持平。

价格方面，随着碳酸钙矿产储量越来越少，特别是好的碳酸钙矿石越来越奇缺，影响碳酸钙价格越来越高。30年前，碳酸钙资源多，开采出来经过简单研磨就卖到塑料、涂料、腻子粉厂，产品很便宜。现在矿产资源减少，特别是高纯度和白度在94~95°以上的矿石越来越少，1250目的重钙达到600多元/吨。

粉体网：徐教授，您能否判断一下，碳酸钙在塑料领域的应用趋势？在可降解塑料、工程塑料中碳酸钙的应用潜力和价值怎么样？

徐教授：碳酸钙在塑料领域不只是一种填充材料，它还是一种功能材料。碳酸钙能改善塑料的很多缺陷，同样塑料领域对碳酸钙的要求也越来越高。现在湿法研磨重钙出现后，塑料市场反馈非常好，因此碳酸钙也在逐步向高值化应用发展。

碳酸钙在功能塑料中应用，主要是改变工程塑料的收缩率。普通的工程塑料（尼龙）收缩率在2%左右，若不添加碳酸钙注塑一个大体积产品，冷却后容易凹陷变形，另外塑料制作的一些精密电器零部件，凹陷后会影响应用，因此也要添加一些超细碳酸钙或纳米二氧化硅减少收缩率变化。

降解塑料是国家提倡的产业，但产品价格很高，生产原料很紧缺，应用性能有待提高，产业化发展和预期存在一定差距。但在聚乳酸中加入40%~60%重质碳酸钙后，可实现降本30%~40%，塑料性能也能有所保障，且绿色环保。

粉体网：感谢您接受我们的采访！