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塑料水瓶变手机天线 塑料改性给碳酸钙粉体人启示

2021-09-28 09:262830
 

    近日,一条来自苹果官方的信息“在iPhone13中,天线是回收的塑料水瓶制造的!”突然引发网友热议。据苹果官方的回应,由于致力于环保,他们将塑料水瓶升级改造成一种更强大的高性能材料,以制造天线。

苹果官方显示的“塑料水瓶”材料利用相关内容

网友可能觉得很“新鲜”,不过在“阅”的各位对塑料“摇身一变”就改性的事儿,应该都不陌生。

    其实,近些年废旧塑料回收+改性+再利用的趋势越来越明显,塑料的“循环经济”也被大众所赞同。废旧塑料回收是经化学转化,重新生成与石油基塑料同等品质的新塑料的过程。改性塑料,一种在通用塑料和工程塑料的基础上,经过填充、共混、增强等方法加工改性,提高了阻燃性、强度、抗冲击性、韧性等性能的塑料制品。

    话讲一圈,塑料变塑料,还是塑料。不同的是,塑料性质变了,性能提升了。今天我们看见的是,“塑料水瓶变天线”,而“明天”可以出现各种改性塑料,它们被应用在各式各样的场景,也经历着“身价翻倍”的奇遇。塑料有那么多种类,碳酸钙有那么多属性,无论是塑料还是碳酸钙,功能化产品都有无限可能。诚然,着眼哪个塑料应用领域,能否走进新细分领域,这需要技术、资金、市场等等一系列因素共同作用,不过我们思维的火花需要一直闪亮。

 

碳酸钙与塑料改性


目前,碳酸钙是塑料中使用最广泛的填充剂之一,其价格低廉,来源广泛,相对密度较小,在塑料中除具有增量作用外,还有改善加工性能和制品性能的功效。

    在塑料制品中,轻质碳酸钙的最大特点是有补强作用,可提高制品的冲击强度。重质碳酸钙用于塑料可降低成本,与树脂亲和性好,分散度高,折射率与塑料相近,易着色,并能改善塑料制品的强度和稳定性。纳米碳酸钙主要应用于高档塑料制品,使改性塑料的刚性、韧性等多项指标得到明显提升。

碳酸钙

图片来源:粉体网

 

碳酸钙粉体对塑料的特殊改性效果


3.1对拉伸和冲击性能的影响

碳酸钙具有提高塑料薄膜拉伸强度和冲击强度的效果,而补强效果直接受碳酸钙粒度和表面改性的影响。

     粒度大小的影响:碳酸钙的粒度不同,对塑料的改性效果不同,具体见表1所示。一般粒径在1000目以下,主要用于增量改性;粒径在1000~3000目,添加量在10%以下,有一定改性效果;粒径在5000目以上,属于功能碳酸钙,具有明显的改性效果,可以改善拉伸强度、冲击强度。纳米级碳酸钙虽然粒度更细,但因目前难以分散,只能做到与8000目碳酸钙一样的改性效果。

表Ⅰ不同粒径的重质碳酸钙对PP复合材料的性能影响

来源:王文广教授

表面处理的影响:粒度适当的碳酸钙如果表面处理的好,可以改善复合材料的拉伸强度、冲击强度。

3.2燃烧时的抑烟作用

    CaCO3具有优异的抑烟作用,其原理在于它可以和烟雾中的卤化氢反应(捕捉),使之生成稳定的CaCl2。因此凡在燃烧时产生卤化氢的聚合物,如氯乙烯、氯磺化聚乙烯、氯丁橡胶等,都可以用CaCO3作为抑烟剂。

3.3增大导热速率

碳酸钙的加入提高了薄膜的导热速率,从而使吹塑薄膜的膜泡冷却比较快,提高生产效率,提高挤出机产量。

3.4提高流动性

     碳酸钙可以提高复合体系的流动性,减少熔体粘度和挤出机扭矩,增加挤出机产量,提高生产效率。不同品种碳酸钙对流动影响不同,具体复合材料流动性大小顺序大方解石碳酸钙>大理石碳酸钙、白云石碳酸钙>小方解石碳酸钙>轻质碳酸钙。

3.5配色性能

替代部分白色颜料:高白度的碳酸钙可以替代部分钛白粉,从而节省成本。大方解石碳酸钙因为白度高、遮盖力大而被常用。

表Ⅱ一些无机、有机颜料的遮盖力

来源:王文广教授

对着色的影响:碳酸钙本色为白色,对鲜艳的彩色有影响,配不出鲜艳的色彩;配黑色也有影响,配不出特别黑的颜色。

表Ⅲ各种白色材料的折射率

来源:王文广教授

    对色光的影响:碳酸钙除了白色本色外,往往还带有不同的色光,会影响颜色的纯正性。色光为物体主颜色之外带有的附带颜色,色环直径两端的色光为互补关系,如蓝色的补色为黄色,混合可得到白光,是消除色光有效办法。

改进塑料制品的散光性:碳酸钙的加入对塑料制品不是增加光泽度,而是起到降低光泽度的消光作用。

3.6增加透气性能

填充碳酸钙的塑料薄膜,在拉伸时会在薄膜中产生微小气孔,只能透过水蒸气而不能透过液体水,因此可用于生产透气塑料制品。例如,典型的透气膜就是大量碳酸钙填充和薄膜拉伸制成的。

3.7促进制品降解性能

     含有碳酸钙的聚乙烯塑料袋埋于地下后,碳酸钙有可能与二氧化碳和水反应生成可以溶于水的Ca(HCO3)2离开薄膜,在薄膜上留下微细的孔洞,增大塑料薄膜与周围空气和微生物接触的面积,从而促进制品降解。

3.8起到成核作用

纳米CaCO3对聚丙烯的结晶成核有诱导作用,可以增加β晶含量,从而提高聚丙烯的冲击韧性。

3.9降低PA塑料的吸水性

PA/碳酸钙复合材料的吸水性要低于PA纯树脂,例如在PA6中填充25%的碳酸钙,复合材料的吸水率降低56%。

3.10改善表面性能

碳酸钙可以增加复合材料的表面张力,并且具有优异的吸附性,因此可以改善复合材料的电镀性、涂覆性和印刷性能。

 

结语

     目前,碳酸钙在塑料领域的应用相对成熟,技术和设备发展水平基本同步。而下一步,广大碳酸钙生产商能否着眼市场和技术前沿,如何做好迎接“限塑令”带来的挑战和机遇,并将绿色发展和循环经济融入到产品之中,将实实在在关乎企业未来生存与发展。

 

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