中國粉體網(wǎng)訊 塑料母料就是將所要添加的組分與載體樹脂先進行混合,、混煉,、造粒制成的顆粒原料,，主要包括載體樹脂,、添加劑和助劑三大部分,。以碳酸鈣（CaCO₃）為母料核,，其產(chǎn)品即為填充母料；若以酞菁藍等色料為母料核,，則其產(chǎn)品為著色母料,，在某些色母料中也會加入部分碳酸鈣填料,，但用量比填充母粒少。

1,、碳酸鈣填充母料的組成及其作用

采用母料法生產(chǎn)塑料制品具有簡化工藝過程,、改善混煉效果、組分均勻,、提高生產(chǎn)效率,、減少粉塵飛揚等優(yōu)點，并使得加工成型和制品質(zhì)量穩(wěn)定,。碳酸鈣在填充母料中用量可達70%,，在色母料和其他功能母粒中僅占10-20%，甚至更少,。

CaCO₃母料的基本微粒單元由4個部分組成,，即填料核、偶聯(lián)層,、分散層和載體層,。一般是將塑料樹脂與表面處理好的CaCO₃及其他助劑于雙螺桿擠出機中共混造粒而成。

a.CaCO₃填料核在母料的最內(nèi)層,，它決定了母料的性質(zhì)及用途,，主要起增容、提高剛性,、降低成本等作用,。

b.偶聯(lián)層主要由同時對CaCO₃填料核和樹脂起化學(xué)和物理作用的偶聯(lián)劑及少量交聯(lián)劑組成，主要是改善填料與樹脂間的結(jié)合力,，增大母料核同載體之間的相容性和結(jié)合性,。

c.分散層主要由分散劑組成，能使處理好的CaCO₃粉末狀填料在制成母料的造粒過程中較好,、較多地與增混物（如偶聯(lián)劑）混合并制成顆粒,，同時改善填充母料與樹脂體系的流動性，避免無機填料聚團,，提高制品表面光潔度等,。

d.載體層連接CaCO₃填料核和樹脂的過渡層，主要由與要填充的樹脂有很好的相容性并有一定的力學(xué)性能的樹脂和（或）具有一定的雙鍵的共聚物構(gòu)成,，由于這一層的量比較大,，它直接與要填充的樹脂接觸、混容,，對體系的力學(xué)性能影響很大,。

2、母料中碳酸鈣的選擇與要求

（1）理想狀態(tài)下選擇方解石和大理石的差異

碳酸鈣一般分為方解石和大理石兩種,，通過磨粉加工,，生產(chǎn)出來的粉體叫重質(zhì)碳酸鈣粉,，但他們的性質(zhì)和應(yīng)用效果存在一些差異。

解理與色相,。方解石礦石從微觀的晶體結(jié)構(gòu)上來看屬于六方晶系,，解理很清晰，有透光性,，礦石表面是一個個很清晰的平面,，不管怎么碎，都能看到平面,。方解石又分為大方解石和小方解石,，解理清晰規(guī)則的為大方解石，透明度很高,；解理錯亂的為小方解石,。大理石晶體一般呈立方體形，分為粗晶礦和細晶礦,。

方解石礦有三種色調(diào),，乳白相、偏黃相,、偏紅相，色相比較柔,。大理石粉略感青白相,、藍相，白度差的感覺會比較暗,。

含鈣量與白度,。方解石和大理石主要成分都是碳酸鈣，好的方解石含鈣量可以達到99%以上,，而大理石含鈣量大約在96%-98%,。

方解石粉體性軟，韌性略好,，吸油量低,，分散性、流動性,、粒徑分布以及粉體的吸油值,、遮蓋率都比大理石要好。方解石粉白度可以做到95%-97%以上（400目粉）,，大理石為青白色微微發(fā)灰,，白度則偏低一些，大約在93%-96%（400目）,。密度大,，性硬發(fā)脆,，機械磨損大，吸油量高,，高質(zhì)量填充比較難做好,。

大方解石粉由于純度高，可以用在食品級的各個領(lǐng)域,，比如牙膏,、食品添加劑、食用鈣片,、飼料添加劑等,。還可用作嬰幼兒紙尿褲、衛(wèi)生巾透氣專用料等原料,。小方解石粉成型加工較易,，適合做吹膜拉絲、復(fù)合薄膜流延涂覆,、無紡布填充等,。大理石粉適合做注塑級改性料和塑鋼門窗料等。

（2）嚴格要求下對指標的控制

母料中碳酸鈣的細度,、白度,、純度、粒徑,、吸油值等都有具體要求,。一般平均粒徑<2.2μm，白度≥95%,，碳酸鈣含量>96%,，吸油量較低。白度雖然是外觀指標,，但與產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量密切相關(guān),，如果白度低于95%，說明碳酸鈣純度不夠,，內(nèi)含雜質(zhì)較多,，這些雜質(zhì)還會影響塑料制品的性能。碳酸鈣粉粒徑對于生產(chǎn)高品質(zhì)母粒更加關(guān)鍵,，粒徑分布越窄越好,。

（3）重鈣、輕鈣的應(yīng)用差異                          

在母料中重鈣,、輕鈣都有廣泛的應(yīng)用,，作用基本都是提高剛性、降低成本這三點。輕鈣的優(yōu)點是組成比較均一,，粒度可以達到5μm左右,，沉積密度遠遠小于重鈣，填充制品的相對密度也略小于重鈣,。輕鈣的缺點是加工中易變色,，價格也略高于重鈣。

納米CaCO₃因粒徑變得很細,，表面極性很強,，表面自由能很高，在粒度達到1μm時很容易團聚,，達不到預(yù)期的改性效果,，在中高端母料中也有應(yīng)用但還比較少�,？傮w而言,，重、輕碳酸鈣兩者改性效果區(qū)分不是十分明顯,，重質(zhì)CaCO₃對拉伸強度上較好,，而輕質(zhì)CaCO₃對沖擊強度較好。

3,、母料用碳酸鈣改性技術(shù)

（1）改性目的與方法

CaCO₃粒子表面有親水性較強的輕基,，耐酸性差，與有機高聚物的親和性差,，易造成分散不均勻,，導(dǎo)致界面缺陷。因此,，需要調(diào)整CaCO₃的結(jié)晶形態(tài)、粒子大小,、粒度分布及進行表面處理等,，減少顆粒間的黏附，增加親油性,，提高CaCO₃在基質(zhì)中的分散性和相容性,，增大填充量，使CaCO₃成為一種更好的具有增韌,、補強效果的功能性無機填充材料,。

CaCO₃的改性主要有兩條途徑：一是改變CaCO₃的結(jié)晶形態(tài)和粒度分布，用結(jié)晶形態(tài)各異的,、微細或超微細的CaCO₃改善其在樹脂中的分散性,。這種方法的CaCO₃生產(chǎn)工藝復(fù)雜，CaCO₃產(chǎn)品成本較高，難以工業(yè)化生產(chǎn),。二是改善CaCO₃的表面性能,，使其由無機性向有機性轉(zhuǎn)變，增大CaCO₃與有機樹脂的相容性,，改善制品的加工性能和物理機械性能,。這種方法主要采用兩親結(jié)構(gòu)物質(zhì)（如偶聯(lián)劑）對CaCO₃進行表面偶聯(lián)活化處理使得無機CaCO₃的吸水量下降，吸油值增加,，改善了無機CaCO₃在合成樹脂中的分散性能,，增強鍵結(jié)合能力。一般先將CaCO₃干燥除水,，再將適當(dāng)比例的偶聯(lián)劑及輔助偶聯(lián)劑與CaCO₃置于高速捏合機,，在一定溫度下分散并混合均勻。

（2）改性效果判斷與表征

吸油值是CaCO₃改性效果的一個表征指標,，能夠表征粉樣的聚集狀態(tài),，粒子細、顆粒間的空隙減小,、表面光滑,，吸油值就低。沉降體積是衡量粉體分散穩(wěn)定性的一個重要參數(shù),，若液體對粒子有較好的潤濕性,，粒子間不易聚集和粘連，沉降時,，沉降體積較小;相反,，若顆粒分散性較差，顆粒易于聚集,，粒子間因橋聯(lián)而留有較多空隙,，沉降時易形成沉積物，沉降體積較大,。另外,，活化度和靜態(tài)接觸角是評價碳酸鈣改性效果的重要條件，活化度越高,，改性效果越好;靜態(tài)接觸角越大說明碳酸鈣疏水性越好,，碳酸鈣的改性效果越好。

結(jié)語

母料填料有很多種,，碳酸鈣的優(yōu)勢在于廉價易得,、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、白度高,、硬度適中,、吸油值可控等方面。需要指出的是，碳酸鈣在母料中的應(yīng)用技術(shù)進步比較緩慢,，研發(fā)主動性和吸引力還有所不足,，究其原因是其市場價值沒有充分挖掘，而要提升它的價值則有賴于塑料產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)和應(yīng)用場景的革新,。

參考文獻

李建軍,，主編《塑料配方設(shè)計（第三版）》中國輕工業(yè)出版社

周春暉，主編《碳酸鈣清潔加工和產(chǎn)品鏈》化學(xué)工業(yè)出版社

陳信華,、趙瑞良,、徐一敏，主編 《色母粒配方設(shè)計和工業(yè)制造》化學(xué)工業(yè)出版社

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光）

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