纳米碳酸钙在塑料中的应用

  在塑料的加工与生产中，普通碳酸钙产品只能作为一般的填料使用，而经过改性的纳米碳酸钙除了作为填充剂，还能起到活性剂和补强剂的作用，可以增加塑料制品体积，提升制品的硬度和强度，改善塑料加工性能，并增强塑料制品的耐热性、弯曲强度、弹性模量等各项性能指标。

  纳米碳酸钙已广泛应用于PVC，PS，PP等各种塑料的加工中，其中以PVC的用量最为庞大，尤其是电线电缆、管材等制品，纳米碳酸钙对PVC塑料具有很好的补强增韧作用，其主要的纳米特性使加工后的PVC塑料具有很好的强度、阻隔性、阻燃性、热稳定性等力学性能。

  塑料行业对纳米碳酸钙的技术要求主要有：

  吸油值：塑料行业对纳米碳酸钙的吸油值要求一般都很低，因为纳米碳酸钙的粒径小，比表面积大，如果吸油值大则混炼时消耗的增塑剂就多，使体系粘度升高，不仅影响了加工性能，而且使生产成本上升。

  晶形：以立方体、球形为主，这些晶形的产品表现出的流动阻力较小，易于生产加工，且不影响塑料制品的表面光泽度。

  粒径：应用于塑料中的纳米碳酸钙粒径一般控制在100nm左右，粒径过大不能体现纳米碳酸钙的效果，且会影响制品的外观；粒径过小会导致表面能增加，颗粒团聚严重，很难在加工时完全分散，导致制品表面出现颗粒。

  分散性：应选择高分散性的纳米碳酸钙，如果纳米碳酸钙团聚严重，则二次粒径会比一次粒径大得多，而塑料加工混炼剪切力不是太强，有些团聚严重的纳米碳酸钙不容易打散，在应用时会引起局部缺陷，导致产品质量出现问题。

  水分：水分控制应不高于0.5%，若水分过高，会使塑料表面产生气泡或空鼓等现象。

  pH值：纳米碳酸钙的pH值应控制在10以下，若PH值偏高，会影响制品的白度，表面光泽度，使外观变差，同时pH高还会使体系的粘度升高，影响加工过程。

  在应用于塑料行业的各种非金属矿粉材料中，碳酸钙用量最大，约占到塑料添加剂总量的60～70%，但在高性能化应用研究中仍存在很多问题，特别是如何解决纳米碳酸钙的团聚，如何改进纳米碳酸钙分散效果，如何提升复合材料的粘结强度等方面尚未有效解决。

  纳米碳酸钙在橡胶中的应用

  纳米碳酸钙在橡胶工业中主要应用于轮胎，电线、电缆，橡胶制品等，可起到增加体积，降低成本，改进橡胶加工性能的作用。目前应用在橡胶中的碳酸钙以重质碳酸钙和普通轻质碳酸钙为主，纳米碳酸钙的应用领域和范围也在不断扩大，添加纳米碳酸钙的橡胶制品在伸长率、压缩变形、耐屈服性、抗撕裂性方面要远强于普通的碳酸钙。通过特殊工艺处理的纳米碳酸钙，表面活性高，在紫外线照射下，可析出自由移动的电子，极易与氧气或有机物发生反应，杀死病毒和细菌，故纳米碳酸钙还具有杀菌消毒的效用。

  轮胎：纳米碳酸钙可部分替代炭黑和白炭黑用于汽车轮胎的生产，但在补强效果方面仍有差距，因此在应用中以受应力较小的部位为主，如胎侧、帘布胶、气密层胶、内层胶、缓冲胶等。在生产中，纳米碳酸钙与活性氧化锌搭配使用可大幅提升轮胎胎面胶的强度。

  胶管和胶带：纳米碳酸钙在胶管、胶带中主要起补强、增白，同时提高胶料分散性的效果。

  电线电缆：纳米碳酸钙一般用于矿用电线电缆、高压电线电缆、船用电线电缆等的保护套和电器电线电缆胶料。

  橡胶行业对纳米碳酸钙的技术要求主要有：

  吸油值：橡胶行业对纳米碳酸钙的吸油值要求较高，吸油值越高，对橡胶的浸润性和补强性就越好。

  晶形：由于橡胶要求补强性能非常高，故纳米碳酸钙的晶形应以链状或链锁状为主，加工时链段会相互缠绕，可增强体系的强度。

  粒径：应用于橡胶中的纳米碳酸钙粒径一般以80～120nm为宜，粒径过大无法起到补强的效果，而粒径过小与橡胶浸润的接触面积增大，使分散困难，影响橡胶的混炼。

  水分：水分控制应不高于0.5%，若水分过高，则硫化的焦烧时间延长，不利于硫化速率的提升。

  pH值：纳米碳酸钙的pH值主要影响其硫化速率，一般应控制在9.5～10.5，若pH值偏低，则硫化速率变慢，降低效率同时增加能耗。

  在橡胶中添加纳米碳酸钙，可使胶料补强效果明显提升，同时还可改善材料的抗老化性，耐油性，分散性。相比于普通轻钙产品，纳米碳酸钙的补强效果更好，但比炭黑和白炭黑差，如果用纳米碳酸钙全部取代炭黑和白炭黑，会使材料的强度降低，如果使用量太大，还会发生粘辊现象，故在技术配方上需合理调试，不断优化。