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. investigated the effects of key factors such as carbonation initiation temperature, fatty acid C chain length, oil melting point and iodine value, and composite surface treatment agent on the properties of calcium carbonate nanoparticles and polyvinyl chloride (PVC) calendered film. The results showed that, when the carbonization starting temperature was 24℃, the generated calcium carbonate was regular cubic, with a specific surface area of 22.3m2/g, an average particle size of 80nm, a whiteness of 96%, fewer particle agglomerations, and the smallest secondary particle size, with a D50 of 0.43 μm; and the calendered film prepared with this calcium carbonate had the highest luster, the best ink-absorbent property, and the best overall performance.
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. explored the effect of modified nano-CaCO3 on the comprehensive performance of PVC composites. The results showed that by introducing excessive hydroxyl groups in the wet modification stage of nano calcium carbonate, it helps to enhance the graft-coating effect of silane coupling agent, and the nano fillers with better dispersion and processability can be obtained, which can effectively improve the thermal stability performance of PVC composites, promote plasticization, and achieve the reinforcing and toughening effect of composites.
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.