隨著超細粉體加工技術的發展，采用重質碳酸鈣對聚丙烯（PP）進行共混改性是學術界和工業界研究的一個重要方向，可廣泛用于管材、薄膜、注塑件和中空制品的生產。
采用立式環輥磨加工四種不同原礦的超細重質碳酸鈣，并將其添加到聚丙烯基體中制備碳酸鈣/聚丙烯復合材料，以考察不同原礦加工的超細碳酸鈣對聚丙烯綜合性能的影響。
1、實驗原料
超白大方解碳酸鈣：江西廣源化工有限責任公司產品；
大理石碳酸鈣：四川寶興；
白云石碳酸鈣：遼寧海城；
小方解碳酸鈣：廣東連州。
表1 不同原礦加工的重質碳酸鈣物理指標
表2 不同原礦加工的重質碳酸鈣化學組分
圖1 不同原礦加工的重質碳酸鈣掃描電鏡圖
2、不同碳酸鈣/聚丙烯的熔體流動性能
采用大方解碳酸鈣制備的復合材料的熔融指數最大，大理石碳酸鈣和白云石碳酸鈣制備的復合材料的熔融指數相當，而小方解碳酸鈣制備的復合材料的熔融指數最小。
表3 不同原礦碳酸鈣/聚丙烯（PP）復合材料的熔融指數
復合材料熔融指數的差異與四種碳酸鈣的吸油值存在一定的關系。理論上講，無機粉體的吸油值大，則相應地增加了對樹脂熔體的吸附，并降低了熔體的流動速率，這與吸油值的測試結果是一致的。同時，復合材料熔融指數的差異也與碳酸鈣粒子的形貌有著較大的關系，大方解石生產的碳酸鈣顆粒表面光滑和結晶完整，有助于與樹脂和助劑更好的相容和包覆，并最終提高其加工流動性。
3、不同碳酸鈣/聚丙烯的沖擊性能
不管是簡支梁沖擊強度還是懸臂梁沖擊強度，采用小方解石生產的碳酸鈣沖擊強度是最高的，其次是大理石，再次是大方解石，采用白云石其沖擊強度最低。
表4 不同原礦碳酸鈣/聚丙烯（PP）沖擊強度
4、不同碳酸鈣/聚丙烯的拉伸和彎曲性能
大方解碳酸鈣/聚丙烯的拉伸強度和斷裂伸長率是最大的，其次是小方解石，再次是大理石，白云石的拉伸強度和斷裂伸長率最低。從彎曲強度看，大理石碳酸鈣/聚丙烯的彎曲強度是最大，其次是小方解石，大方解石碳酸鈣/聚丙烯的彎曲強度與白云石的相接近。
表5 不同原礦碳酸鈣/聚丙烯（PP）的拉伸和彎曲強度
5、不同碳酸鈣/聚丙烯的硬度和密度
采用大方解碳酸鈣制備的樣板其硬度和密度要低于其他三種碳酸鈣，說明采用大方解石其制品更軟更輕。隨著”節能環保”越來越成為人們廣泛關注的話題，輕量化已逐漸成為塑料加工領域的一個發展方向，采用大方解石重質碳酸鈣有助于塑料制品的輕量化。
表6 不同原礦碳酸鈣/聚丙烯（PP）的硬度和密度
6、不同碳酸鈣/聚丙烯的熱變形溫度
熱變形溫度，是表達被測物體的受熱與變形之間關系的系數，是衡量高分子材料耐熱性優劣的一種量度。一般而言，熱變形溫度高，材料不易變形，熱變形溫度低，材料不適用于高溫場合。
表7 不同原礦碳酸鈣/聚丙烯（PP）的熱變形溫度
采用大方解石加工的大方解碳酸鈣其熱變形溫度要大于其他三種碳酸鈣，說明大方解石生產的碳酸鈣改性聚丙烯耐熱性更高。
7、不同碳酸鈣/聚丙烯的斷面形貌
斷裂面形貌掃描電鏡可以直觀的反映出碳酸鈣與聚丙烯體系的相容性，同時可以直觀描述碳酸鈣粒子分散于聚丙烯基材中的分散狀態。
圖2 不同原礦碳酸鈣/聚丙烯（PP）的斷裂面形貌掃描電鏡照片
大方解碳酸鈣粒子與PP基材形成了良好的分散連續狀態，無明顯的大顆粒凸顯；采用小方解碳酸鈣，有部分的小顆粒凸顯，碳酸鈣粒子與PP基材形成了較好的分散狀態；采用大理石碳酸鈣，有較大的顆粒的凸顯，碳酸鈣粒子與PP基材沒有達到良好的分散狀態；采用白云石碳酸鈣，除了有較大的粒子凸顯，碳酸鈣粒子與PP基材之間還存在著孔洞，這是由于填料分散不均勻造成的一種材料缺陷。
8、結論
?。?）大方解石加工的碳酸鈣具有產品白度高、純度高、雜質少和粒子形貌規則均勻的特點。
?。?）采用大方解石加工的碳酸鈣改性聚丙烯產品加工流動性、拉伸強度、伸長率要優于其他原礦加工的碳酸鈣，同時制品具有硬度更低、密度更小和耐熱溫度更高的特性。
?。?）采用小方解石或大理石加工的碳酸鈣改性聚丙烯，其沖擊強度和彎曲強度要優于大方解或白云石加工的碳酸鈣改性聚丙烯。
?。?）采用大方解石加工的碳酸鈣粉體在復合材料體系中的分散性要優于其他原礦加工的碳酸鈣，其與聚丙烯基材的相容性更好。
資料來源：不同原礦加工的重質碳酸鈣改性聚丙烯的綜合研究
編輯整理：中國粉體技術網
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