濕法超白超細碳酸鈣在PVC壓延膜中的應用

鄧克文，彭鶴松，鄧 鵬，張 翔，馮才敏,2

(1.江西廣源化工有限責任公司，江西 吉安 331500;.順德職業技術學院輕化與材料學院，廣東 佛山 528333)

隨著國民經濟建設的飛速發展以及綜合國力的提高，PVC壓延制品在國內得到空前發展，幾乎在各個領域都有應用[1]。大棚膜、燈箱廣告膜、充氣玩具膜、防滲土工膜、糧食儲藏膜、包裝膜、鹽膜、工業薄膜、臺布膜、地板革、人造革、坑布革、防水卷材等，都可以見到PVC壓延的影子；在水庫、渠道、蓄水池、公路、鐵路、機場、水上娛樂設施及各種地下工程、水下工程的防滲和垃圾掩埋場、污水處理廠等環保工程中也有廣泛的應用，而且繼續朝著大型化、規模化的方向發展。PVC壓延制品已成為現代化國民經濟建設的重要物資[2]。

碳酸鈣作為PVC中的填料，是所有填料中用量最大、使用最普通的一種材料[3]。隨著PVC壓延膜表面光澤度和耐熱性越來越高，碳酸鈣的品質要求也越來越嚴格。應用于壓延膜行業中常見的復合輕質納米鈣由于價格高，穩定性不佳等原因市場空間越來越少，為滿足PVC壓延企業對碳酸鈣的創新需求，本公司特開發了濕法超白超細碳酸鈣CC-6000A。

濕法超白超細重質碳酸鈣CC-6000A是本公司優選高品質的方解石原礦，經獨特的濕法研磨工藝生產的高性能碳酸鈣，由于其粒徑細、粒度分布窄、比表面積大、產品穩定等優點已廣泛應用于PVC制品。本文選取了濕法研磨超白超細重質碳酸鈣CC-6000A產品應用于PVC壓延膜基礎配方和車身貼膜生產中，并與干法研磨重鈣GY616、輕質復合納米鈣進行比較，對比了制品的拉伸強度、光澤度、比重、遮蓋力和耐熱性，為PVC壓延企業碳酸鈣的選型提供了數據和理論支持。

1 實驗部分

1.1 原料及配方

聚氯乙烯(PVC)，牌號，SG5，甘肅銀達化工有限公司；超細CaCO3，江西廣源化工有限責任公司，型號分別為GY-616，CC-6000A；復合輕質納米鈣，市售；DOP，市售；復合穩定劑，HL-45，石家莊聚源豐化工有限公司。

1.2 主要儀器設備

開煉機：KY-3203，東莞市厚街開研機械設備廠；壓片機：KY-3201-A型，東莞市厚街開研機械設備廠；萬能力學性能實驗機：型號CMT-6104，美斯特工業系統(中國)有限公司；電子比重計：DH-300型，北京儀特諾電子科技有限公司；三角度光澤度儀：GZ-II2，天津世博偉業化玻儀器有限公司；激光粒度儀：MS-3000E，英國馬爾文儀器有限公司；比表面儀：NOVE2000e，美國康塔儀器有限公司；老化試驗箱：401-A，寧波鎮海偉恒檢測儀器；反射率測定儀：C84-III，上海現代環境工程技術股份有限公司；光密度計：341C，愛色麗色彩科技有限公司。

1.3 實驗方法

按配方稱取原料進行配料，經充分攪拌后在雙輥開煉機混煉成膜，混煉溫度170℃，混煉時間10min；將混煉好的物料按一定厚度下料取膜，另稱取一定質量的混煉好的物料在小型壓片機上壓片，溫度160℃，保壓3min；將壓制好的片材經自動取樣器裁剪后進行拉伸強度、光澤度、比重的測試。

1.4 性能測試

粒徑分布：激光顆粒分布測量儀測量CaCO3粒子分布。

拉伸強度測試：按GB/T1040-2006測試。

比重測試：采用電子比重計測試比重。

比表面積：采用比表面積儀BET多點測試。

光澤度：采用光度儀60°角度測試。

對比率：采用反射率儀測試薄膜在黑白卡紙上的反射率，計算對比率。

光密度值：采用光密度計測試。

靜態耐熱性：將薄膜剪切成20×30cm小片置于160℃老化試驗箱中，間隔10min取出試樣拍照觀察顏色變化。

2 結果與討論

2.1 超細CaCO3的性能

表1 超細CaCO3的性能指標

從表1的結果可以看出，GY-616比表面積最小，復合輕質納米鈣比表面積最大，但復合輕質納米鈣其D97比CC-6000A更大，CC-6000A粒徑分布更窄；推測復合輕質納米鈣顆粒團聚會比CC-6000A更嚴重。應用于壓延制品中，粒徑分布越窄，分散性更好。同時CC-6000A其吸油值是最低的，應用于PVC壓延制品，吸油值越低，其加工流動性越好。

2.2 碳酸鈣對PVC壓延膜性能的影響

2.2.1 壓延膜性能基礎配方

表2 壓延膜中碳酸鈣評價配方

為了考察三種碳酸鈣對PVC壓延膜性能的影響，實驗組按表2配方擴大5倍在雙輥開煉機上混煉成厚度30μm薄膜進行性能測試。

2.2.2 制備的薄膜的光澤、強度和比重指標

表3 碳酸鈣對PVC壓延膜性能的影響

表3是不同碳酸鈣制備薄膜的光澤度、拉伸強度和比重的測試結果。從表3的數據可以看出，采用CC-6000A和復合輕質納米鈣制備的薄膜的光澤度和比重是一致的，光澤度比GY-616制備的薄膜要高，比重比GY-616制備的薄膜要低。表面光澤度和比重主要是與碳酸鈣的比表面積有關，比表面積越大，光澤度越高，比重越低。雖然復合輕質納米鈣的比表面積大，但由于其顆粒團聚較嚴重，應用于PVC壓延膜中其光澤和比重與CC-6000A是一致的。三種碳酸鈣制備的薄膜的拉伸強度，CC-6000A最大，復合輕質納米鈣最低，這與碳酸鈣的吸油值、分散性都有著較大的關系，而CC-6000A其分散性好，吸油值低，因此，其制備的薄膜的拉伸強度要高。

2.2.3 制備的薄膜的遮蓋性能

遮蓋力是指薄膜遮蓋被覆蓋物底色的能力。本實驗中采用對比率和光密度值表征薄膜遮蓋力的強弱。將制備的薄膜膜放在黑白卡紙上，使用反射率測定儀分別測定反射率，黑底與白底的反射率比值為對比率。對比率越大，遮蓋力越好[4]。光密度值是材料遮光能力的表征，表示薄膜吸收掉的光密度，光密度值越大，遮蓋力越好[5]。

圖1 碳酸鈣對薄膜對比率和光密度值的影響

圖1是三種碳酸鈣對薄膜對比率和光密度值的影響圖。從圖1結果可以看出，采用CC-6000A制備的薄膜的對比率和光密度值最大，說明CC-6000A制備的薄膜的遮蓋力最好，這也說明，CC-6000A具有較好的分散性和遮蓋力。

2.2.4 制備的薄膜的耐熱性

圖2 GY-616制備薄膜的耐熱性

圖3 CC-6000A制備薄膜的耐熱性

圖4 復合輕質納米鈣制備薄膜的耐熱性

圖2～圖4是三種碳酸鈣制備的薄膜的靜態耐熱性測試拍照結果。從圖2結果可以看出，采用GY-616制備的薄膜在老化試驗箱中保溫60min時，薄膜顏色開始變黃，隨著保溫時間延長，其黃變現象越嚴重。從圖3結果可以看出，采用CC-6000A制備的薄膜在老化試驗箱中保溫至80min時，薄膜的顏色基本保持不變。從圖4結果可以看出，采用復合輕質納米鈣制備的薄膜在老化試驗箱中保溫至40min時，薄膜開始輕微變黃，隨著保溫時間延長，黃變現象越嚴重。分析原因可能是復合輕質納米鈣中有機助劑的存在，在受熱保溫的過程中分解產生黃變；GY-616在生產加工過程添加的分散研磨助劑，在受熱保溫的過程中也產生了黃變；CC-6000A由于采用濕法加工工藝，在干燥的過程中已經將小分子物質揮發了，其耐熱性要好。綜上分析，采用CC-6000A制備的薄膜的耐熱性要好。

2.3 濕法超白超細碳酸鈣應用于車貼膜中的性能研究

2.3.1 車貼膜配方

表4 制備車貼膜配方

為了考察濕法超白超細碳酸鈣(CC-6000A)應用于車貼膜中的性能影響，實驗組選取了CC-6000A與復合輕質納米鈣對比，按表4配方擴大5倍在雙輥開煉機上混煉成厚度10μm薄膜進行性能測試。

2.3.2 車貼膜的光澤、強度和比重指標

表5 不同配方體系對車貼膜性能的影響

表5是不同配方體系下制備的車貼膜光澤度、拉伸強度和比重的測試結果。從表5的結果可以看出，配方1制備的車貼膜的光澤度和拉伸強度比配方3制備的要高，比重兩者一樣；配方2制備的車貼膜的光澤度和拉伸強度比配方4制備的要高，比重兩者一樣。可見，在相同的添加量時，采用CC-6000A體系制備的車貼膜光澤度和拉伸強度要高于復合輕質納米鈣。

圖5是不同配方體系對車貼膜對比率和光密度值的影響。從圖5的結果可以看出，配方1制備的車貼膜的對比率和光密度值比配方3制備的要高；配方2制備的車貼膜的對比率和光密度值比配方4制備的要高。在相同的添加量的情況下，采用CC-6000A體系制備的車貼膜的對比率和光密度值要比復合輕質納米鈣要高，其遮蓋力要好。

2.3.3 車貼膜膜的遮蓋性能

圖5 不同配方體系對車貼膜對比率和光密度值的影響

2.3.4 制備的車貼膜的耐熱性

圖6 配方1制備的車貼膜的耐熱性

圖7 配方2制備的車貼膜的耐熱性

圖8 配方3制備的車貼膜的耐熱性

圖9 配方4制備的車貼膜的耐熱性

圖6～圖9是不同配方體系制備的車貼膜的靜態耐熱性測試拍照結果。從圖6和圖7結果可以看出，配方1和配方2制備的車貼膜在老化試驗箱中保溫至80min時，薄膜的顏色基本保持不變。從圖8結果可以看出，配方3制備的車貼膜在老化試驗箱中保溫至60min時，薄膜開始輕微變黃，隨著保溫時間延長，黃變現象越嚴重。從圖9結果可以看出，配方4制備的車貼膜在老化試驗箱中保溫至40min時，薄膜開始輕微變黃，隨著保溫時間延長，黃變現象越嚴重。綜上分析，配方體系中采用CC-6000A制備的車貼膜的耐熱性要優于復合輕質納米鈣制備的車貼膜。

3 結論

(1)濕法超白超細碳酸鈣CC-6000A粒徑分布窄，吸油值低，團聚少，分散性和流動性好。

(2)采用基礎配方制備PVC壓延膜，CC-6000A制得的壓延膜光澤度和比重與復合輕質納米鈣一致；遮蓋力和耐熱性和拉伸強度要優于復合輕質納米鈣。

(3)應用于車貼膜中，CC-6000A體系制備的車貼膜光澤度、拉伸強度、遮蓋力和耐熱性都優于復合輕質納米鈣，比重一致。