Il cloruro di polivinile (PVC) è un materiale polimerico economico e facilmente reperibile con un'ampia gamma di applicazioni in settori quali calzature, raccordi per tubi, fili, cavi e pellicole calandrate. Tuttavia, la scarsa tenacità e la mancanza di stabilità termica dei materiali in PVC puro presentano delle limitazioni in molte applicazioni. Pertanto, in molti settori, sono stati sviluppati compositi in PVC modificati con vari riempitivi per migliorarne le proprietà meccaniche e la stabilità termica.
Ad esempio, aggiungendo una certa quantità di carbonato di calcio (CaCO3), la durezza dei prodotti in PVC è stata migliorata, con conseguenti migliori prestazioni e costi di produzione controllabili. Man mano che la ricerca prosegue, si è scoperto che la facilità di lavorazione del carbonato di calcio può aumentare notevolmente il suo valore applicativo e il suo potenziale nei materiali in PVC.
Confronto delle diverse applicazioni del carbonato di calcio nei materiali in PVC
Calcio umido pesante
Deng Kewen e il suo team hanno applicato calcio pesante macinato a secco Guangyuan (GY616), carbonato di calcio pesante ultra-bianco ultra-fine macinato a umido Guangyuan (CC-6000A) e calcio leggero disponibile in commercio alla formulazione di base del film di calandratura in PVC e hanno analizzato gli effetti delle varietà di carbonato di calcio sulla lucentezza, resistenza alla trazione, peso specifico, resistenza al calore e potere coprente dei film preparati. La lucentezza e il peso specifico del film calandrato con l'aggiunta di calcio pesante umido erano coerenti con quelli del nano-calcio leggero composito e la resistenza alla trazione e la migliore resistenza al calore sono state migliorate. Gli effetti di CC-6000A, lucentezza, resistenza alla trazione, peso specifico, potere coprente e resistenza al calore di CC-6000A e del nano-calcio leggero composito di calcio sono stati valutati utilizzando quattro sistemi di formulazione. CC-6000A aveva maggiore lucentezza e resistenza alla trazione, peso specifico e migliore potere coprente e resistenza al calore rispetto al nano-calcio leggero composito di calcio.
Nanoparticelle di carbonato di calcio
Liu Yaxiong et al. hanno studiato gli effetti di fattori chiave quali la temperatura di inizio della carbonatazione, la lunghezza della catena C degli acidi grassi, il punto di fusione dell'olio e il valore di iodio, e l'agente di trattamento superficiale composito sulle proprietà delle nanoparticelle di carbonato di calcio e del film calandrato di cloruro di polivinile (PVC). I risultati hanno mostrato che, quando la temperatura di inizio della carbonatazione era di 24℃, il carbonato di calcio generato era cubico regolare, con una superficie specifica di 22,3 m2/g, una dimensione media delle particelle di 80 nm, una bianchezza di 96%, meno agglomerati di particelle e la dimensione delle particelle secondarie più piccola, con un D50 di 0,43 μm; e il film calandrato preparato con questo carbonato di calcio aveva la massima lucentezza, la migliore proprietà di assorbimento dell'inchiostro e le migliori prestazioni complessive.
Xie Zhong et al. hanno utilizzato il calcare come materia prima per generare calce tramite calcinazione e hanno utilizzato il metodo di carbonizzazione continua a doppia torre per produrre nanoparticelle di carbonato di calcio. Hanno ricercato l'agente di trattamento superficiale composto da acidi grassi, oli vegetali, tensioattivi non ionici, agenti di accoppiamento, ecc. e hanno scoperto il processo di trattamento di attivazione superficiale del carbonato di calcio in 3 fasi per produrre carbonato di calcio nanoattivato con basso valore di assorbimento dell'olio, buone prestazioni di lavorazione e buona disperdibilità, che viene utilizzato come riempitivo e agente di rinforzo nella produzione di tubi di drenaggio in PVC e la resistenza allo snervamento a trazione, l'allungamento a rottura, il restringimento longitudinale della pressione del tubo di drenaggio, ma ancora per il tubo dell'acqua per ripristinare la forma originale, il prodotto ha prestazioni eccellenti.
Carbonato di calcio in diverse forme
Dong Dongdong et al. hanno preparato cinque tipi di particelle di carbonato di calcio con diverse morfologie, vale a dire, scaglie, rombi, barre, sfere e cubi, mediante il metodo della clorurazione, e hanno studiato gli effetti delle diverse morfologie sulle proprietà meccaniche dei film in PVC morbido. I risultati mostrano che diverse forme di carbonato di calcio hanno migliorato le proprietà meccaniche del film in PVC, la resistenza alla trazione e l'allungamento a rottura del film in PVC sono aumentati in modo significativo; tra questi, la forma a barre del carbonato di calcio sulle proprietà meccaniche del film in PVC è la migliore, resistenza alla trazione di 27,11 MPa; la forma rombica del film in PVC modificato con carbonato di calcio ha il più alto allungamento a rottura, per 98,23%.
Hu Hongchuan et al. hanno studiato l'effetto del carbonato di calcio, dello stabilizzatore termico, del modificatore di impatto ACR sulle proprietà meccaniche del tubo in PVC altamente riempito. I risultati del test hanno mostrato che con l'aumento del dosaggio di carbonato di calcio, le proprietà di trazione del tubo in PVC sono gradualmente diminuite e la resistenza all'impatto e alla flessione sono aumentate.
Carbonato di calcio composto con talco
Li Na et al. hanno preparato compositi PVC/carbonato di calcio/talco mediante processo di miscelazione a fusione e hanno studiato gli effetti del talco e del carbonato di calcio sulle proprietà meccaniche e di lavorazione dei compositi PVC. I risultati hanno mostrato che la temperatura di rammollimento Vicat dei compositi PVC era la più alta (78,6℃) quando il rapporto di massa di compounding di carbonato di calcio rispetto al talco era 10∶20; la resistenza alla flessione dei compositi PVC era la più alta (77,81MPa) quando il rapporto di massa di compounding di carbonato di calcio rispetto al talco era 15∶15; la resistenza all'impatto intagliato dei compositi PVC era la più alta (7,738kJ/m2) quando il rapporto di massa di compounding di carbonato di calcio rispetto al talco era 20∶10; e la resistenza all'impatto intagliato dei compositi PVC era la più alta (7,738kJ/m2) quando il rapporto di massa di compounding di carbonato di calcio rispetto al talco era 20∶10. 7,738 kJ/m2); il modulo di flessione più elevato (6300 MPa) dei compositi in PVC quando il rapporto di massa tra carbonato di calcio e talco era 5:25.
Carbonato di calcio modificato
Yang Dongdong et al. hanno studiato gli effetti del tipo e del contenuto di carbonato di calcio sulle proprietà dei compositi PVC/CaCO3. I risultati hanno mostrato che il carbonato di calcio modificato dall'acido stearico e dal composito di agente di accoppiamento titanato ha avuto l'effetto migliore sul miglioramento complessivo delle prestazioni dei compositi e la resistenza all'impatto è stata aumentata di 15% rispetto ai compositi con carbonato di calcio non modificato aggiunto.
Deng Chuanfu et al. hanno studiato l'effetto del nano-CaCO3 modificato sulle prestazioni complessive dei compositi di PVC. I risultati hanno dimostrato che l'introduzione di gruppi idrossilici in eccesso nella fase di modifica a umido del nano carbonato di calcio contribuisce a migliorare l'effetto di innesto-rivestimento dell'agente di accoppiamento silanico, consentendo di ottenere nanofiller con migliore dispersione e processabilità, che possono migliorare efficacemente la stabilità termica dei compositi di PVC, promuovere la plastificazione e ottenere un effetto di rinforzo e tenacizzazione dei compositi.
Nessun carbonato di calcio aggiunto
Zhang Weifang et al. hanno preparato emulsioni di carbonato di calcio nano uniformemente disperse mediante microemulsificazione e hanno quindi sintetizzato due resine composite nano-CaCO3/PVC mediante polimerizzazione in situ. Le resine composite nano-CaCO3/PVC hanno mostrato un aumento simultaneo della densità apparente e dell'assorbimento del plastificante, una migliore stabilità termica, una migliore resistenza all'impatto con intaglio e un allungamento a rottura elevato, rispetto alle resine grezze.
Attualmente, il rapido sviluppo del carbonato di calcio specializzato nazionale, categoria crescita evidente, ma su questa base per produrre prodotti di fascia alta è ancora relativamente piccolo, il miglioramento del valore aggiunto del prodotto c'è ancora un po' di spazio. Il carbonato di calcio per PVC è un prodotto speciale relativamente maturo, i risultati della ricerca hanno un certo grado di sistematicità, sulla selezione del carbonato di calcio, l'uso di modificatori, il controllo del processo di lavorazione hanno determinati risultati, vale la pena fare riferimento a e sviluppo.