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碳酸钙母料中助剂的选择

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碳酸钙母料中助剂的选择

发布日期:2018-12-19 作者: 点击:

在碳酸钙母粒的制备工艺中,除了载体树脂和碳酸钙粉体之外,配方中必须要添加的助剂有铝酸酯偶联剂、聚合物蜡类分散剂、润滑剂等。一般无机粉体越细,上述其加入量相对增加。

(1)偶联剂

配方中加入偶联剂的目的为将无机粉体由亲水性变成亲油性,增加与亲油性树脂的相容性,增加界面的厚度,提高填充材料性能或者降低对填充材料性能的影响度。

偶联处理前要注意买来粉体的处理状况:

◆如果用硬脂酸处理过,注意不同再用钛酸酯偶联剂处理,这样会降低偶联效果;

◆如果加入水性助磨剂处理过,再用亲油的偶联剂处理,可以形成双亲功能,处理效果好,例如可以使碳酸钙的吸油值降低到22%,粘度下降3倍之多,电镜图片显示界面厚度明显增厚。

◆如果表面没有进行过处理,可以采用任何方法进行后续处理。

对于配方中是否加入偶联剂,如果添加无机粉体的复合材料对强度不意,也可以考虑不用添加。

对碳酸钙而言偶联剂最好的品种为铝酸酯,本身为粉体供应,加入量为粉体的1%左右。另一个可以使用的偶联剂为钛酸酯,效果与铝酸酯相当,缺点是产品有味道,产品液体供应难以加入粉体中。也可以两种偶联剂复合加入,效果有所提升。

偶联剂的加入量一般控制在粉体的1%左右。粒度越细比表面积越大,偶联剂的用量也要相应加大。吸油值大的碳酸钙粉体,会导致需要处理的偶联剂量增大。例如碳酸钙的吸油值由40ml/100mg增大到50ml/100mg,会导致偶联剂用量增加30%。

(2)分散剂

分散剂的作用是促进粉体在基材中分散均匀,不同的载体选择不同的分散剂,主要用载体树脂对应的蜡类,PE类用PE蜡或者PP蜡,PP类用PP蜡,中等极性树脂如PS、ABS用氧化聚乙烯蜡,极性树脂如PC、PET、PA等用EVA蜡。

蜡的质量主要体现在分子量大小上,分子量在5000左右最好,一般不要低于3000。检测方法为正常质量的蜡熔点在110-120℃范围内,如果加入100℃水中就融化了质量就不合格。蜡的熔点要大于110℃,防止蜡的分子量过低或者掺杂小分子量石蜡。但是,低档次产品也可以全部加入58度石蜡作为分散剂,能够保证充足的润滑使粉体挤出,但大量低分子量石蜡润滑会影响热封强度、表面印刷性能,口膜挤出残留物增加,机头挥发烟雾增大。

很多润滑剂如硬脂酸、EBS等都具有不同程度的分散剂作用,如果配方含有就可以减少分散剂用量。分散蜡还具有一定的内、外润滑剂作用,配方中如果含有分散剂蜡,可以减少润滑剂用量。分散剂的加入量与下列因素有关:

◆颗粒粒度:粒度越大,比表面积越小越容易分散,加入的分散剂量可以减少,如果粒度大于800目就可以考虑不用加入分散剂。粉体的粒度越细,比表面积越大,就越难以分散均匀,就越需要多加入分散剂。

◆颗粒形状:碳酸钙粉体球形状度越高越容易分散,分散好坏顺序为颗粒(大理石碳酸钙)>柱状(轻质碳酸钙、方解石碳酸钙),因此碳酸钙颗粒外观形状球形度越高,分散剂用量越少。

(3)润滑剂

内润滑可以降低物料之间的摩擦力,促进物料的流动性;外润滑可以降低物料与设备之间的摩擦力,可以减少制品表面划痕,保证母料和填充制品的表面光亮度。配方设计时内外润滑搭配使用,保持内外润滑之间的平衡关系。外润滑主要用石蜡、硬脂酸和EBS等,内润滑一般用硬脂酸锌硬脂酸钙,分散剂聚乙烯蜡也起到外润滑剂作用,因此有分散剂的配方润滑剂可以减量。与轻质碳酸钙相比,重质碳酸钙的润滑剂可以少加入,因为轻质碳酸钙的吸油值大、轻质碳酸钙的流动性不好,因此内、外润滑剂都要多加入。如果从母料外观光亮上考虑,可以加入1份白油或者1-2份石蜡,更有利于提高产品光亮度。

对于外润滑剂加入量应该包括两个部分:一是在加工母料过程中需要的外润滑剂使用量,二是在后续加工制品如薄膜过程中需要的外润滑剂使用量。但是外润滑剂如果加入过多,会影响薄膜产品的印刷性和热合性能。

(4)稳定剂

最好加入钙/锌复合稳定剂,但因价格原因一般加入硬脂酸锌作为热稳定剂,并且兼有内润滑剂的作用。如果产品的卖价可以,还可以加入少量钙锌稳定剂。抗氧剂一般可以不加入,除非填充制品的强度要求很高,或者制品要求很白。

(5)抗静电剂

可以及时消除高速混合物料的静电,还可以对后续产品提供抗静电作用,具体产品如编织袋、无纺布等等。

上面介绍了各类助剂的选用原则,最后谈谈小分子助剂的问题。小分子助剂是为了偶联包覆、润滑和分散而添加的,具体品种有铝酸酯、白油、石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸锌、EBS等等。但是小分子助剂有两个致命缺点:一是小分子助剂会降低复合材料的强度,填充薄膜还可以允许适量小分子助剂,填充管材则要严格控制小分子助剂含量,否则强度下降大;二是小分子助剂都会释放VOC气体,严重影响环境的清洁度。因此应该尽可能降低小分子助剂的使用量,这当然需要专用设备进行配合。


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关键词:水性硬脂酸钙,碳酸钙母料,水性硬脂酸钡镁

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