Polyvinylchlorid (PVC) ist ein billiges und leicht erhältliches Polymermaterial mit einem breiten Anwendungsspektrum in Branchen wie Schuhen, Rohrverbindungen, Drähten, Kabeln und kalandrierten Folien. Die mangelnde Zähigkeit und mangelnde Wärmestabilität von reinem PVC-Material führen jedoch bei vielen Anwendungen zu Einschränkungen. Daher wurden in vielen Branchen mit verschiedenen Füllstoffen modifizierte PVC-Verbundstoffe entwickelt, um ihre mechanischen Eigenschaften und Wärmestabilität zu verbessern.
So konnte beispielsweise durch die Zugabe einer bestimmten Menge Calciumcarbonat (CaCO3) die Härte von PVC-Produkten verbessert werden, was zu einer verbesserten Leistung führte und die Produktionskosten unter Kontrolle hielt. Im Laufe der Forschung wurde festgestellt, dass die einfache Verarbeitung von Calciumcarbonat dessen Anwendungswert und Potenzial in PVC-Materialien erheblich steigern kann.
Vergleich verschiedener Calciumcarbonat-Anwendungen in PVC-Materialien
Nasses Calcium Heavy
Deng Kewen und sein Team verwendeten trocken gemahlenes Schwerkalzium (GY616) von Guangyuan, nass gemahlenes ultraweißes ultrafeines Schwerkalziumcarbonat (CC-6000A) von Guangyuan und handelsübliches Leichtkalzium als Grundmischung für eine PVC-Kalanderfolie und analysierten die Wirkung der Kalziumkarbonatsorten auf Glanz, Zugfestigkeit, spezifisches Gewicht, Hitzebeständigkeit und Deckkraft der hergestellten Folien. Glanz und spezifisches Gewicht der kalandrierten Folie mit Zusatz von nassem Schwerkalzium stimmten mit denen des Leichtkalzium-Verbundwerkstoffs überein, und Zugfestigkeit und Hitzebeständigkeit waren verbessert. Die Wirkung von CC-6000A, Glanz, Zugfestigkeit, spezifisches Gewicht, Deckkraft und Hitzebeständigkeit von CC-6000A und Leichtkalzium-Verbundwerkstoff-Nanokalzium wurden anhand von vier Formulierungssystemen bewertet. CC-6000A hatte einen höheren Glanz und eine höhere Zugfestigkeit, spezifisches Gewicht sowie eine bessere Deckkraft und Hitzebeständigkeit als Leichtkalzium-Verbundwerkstoff-Nanokalzium.
Calciumcarbonat-Nanopartikel
Liu Yaxiong et al. untersuchten die Auswirkungen von Schlüsselfaktoren wie Karbonisierungsstarttemperatur, Fettsäure-C-Kettenlänge, Ölschmelzpunkt und Jodwert sowie zusammengesetztem Oberflächenbehandlungsmittel auf die Eigenschaften von Calciumcarbonat-Nanopartikeln und kalandriertem Polyvinylchlorid (PVC). Die Ergebnisse zeigten, dass bei einer Karbonisierungsstarttemperatur von 24 °C das erzeugte Calciumcarbonat regelmäßig kubisch war und eine spezifische Oberfläche von 22,3 m2/g hatte, ein Durchschnitt Partikelgröße von 80 nm, einen Weißegrad von 96%, weniger Partikelagglomerationen und die kleinste Sekundärpartikelgröße mit einem D50 von 0,43 μm; und der mit diesem Calciumcarbonat hergestellte kalandrierte Film hatte den höchsten Glanz, die beste Tintenabsorptionseigenschaft und die beste Gesamtleistung.
Xie Zhong et al. verwendeten Kalkstein als Rohmaterial, um durch Kalzinierung Kalk zu erzeugen, und verwendeten die Methode der kontinuierlichen Karbonisierung im Doppelturm, um Nanopartikel aus Calciumcarbonat herzustellen. Sie erforschten Oberflächenbehandlungsmittel, die aus Fettsäuren, Pflanzenölen, nichtionischen Tensiden, Haftvermittlern usw. bestehen, und entwickelten einen dreistufigen Prozess zur Aktivierung der Calciumcarbonat-Oberflächenbehandlung, um nanoaktiviertes Calciumcarbonat mit niedrigem Ölabsorptionswert, guten Verarbeitungseigenschaften und guter Dispergierbarkeit herzustellen, das als Füllstoff und Verstärkungsmittel bei der Herstellung von PVC-Abflussrohren verwendet wird und die Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Längsschrumpfung des Abflussrohrdrucks verbessert, aber dennoch die ursprüngliche Form des Wasserrohrs wiederherstellt, sodass das Produkt eine hervorragende Leistung aufweist.
Calciumcarbonat in verschiedenen Formen
Dong Dongdong et al. haben mithilfe der Chlorierungsmethode fünf Arten von Calciumcarbonatpartikeln mit unterschiedlicher Morphologie hergestellt, nämlich Flocken, Rauten, Stäbe, Kugeln und Würfel, und die Auswirkungen der unterschiedlichen Morphologien auf die mechanischen Eigenschaften von Weich-PVC-Folien untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass unterschiedliche Formen von Calciumcarbonat die mechanischen Eigenschaften von PVC-Folien verbessern, die Zugfestigkeit und Bruchdehnung von PVC-Folien deutlich zunehmen. Unter ihnen hat die stabförmige Form von Calciumcarbonat die besten mechanischen Eigenschaften von PVC-Folien, mit einer Zugfestigkeit von 27,11 MPa; die rhombische Form von mit Calciumcarbonat modifizierten PVC-Folien hat mit 98,231 TP3T die höchste Bruchdehnung.
Hu Hongchuan et al. untersuchten die Wirkung von Calciumcarbonat, Wärmestabilisator und ACR-Schlagmodifikator auf die mechanischen Eigenschaften von hochgefüllten PVC-Rohren. Die Testergebnisse zeigten, dass mit zunehmender Calciumcarbonat-Dosierung die Zugfestigkeit von PVC-Rohren allmählich abnahm und die Schlagfestigkeit und Biegefestigkeit zunahm.
Calciumcarbonat mit Talk vermischt
Li Na et al. stellten PVC/Calciumcarbonat/Talk-Verbundstoffe im Schmelzmischverfahren her und untersuchten die Auswirkungen von Talk und Calciumcarbonat auf die mechanischen Eigenschaften und Verarbeitungseigenschaften von PVC-Verbundstoffen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Vicat-Erweichungstemperatur von PVC-Verbundstoffen am höchsten war (78,6 °C), wenn das Massenverhältnis von Calciumcarbonat zu Talk 10:20 betrug; die Biegefestigkeit von PVC-Verbundstoffen am höchsten war (77,81 MPa), wenn das Massenverhältnis von Calciumcarbonat zu Talk 15:15 betrug; die Kerbschlagfestigkeit von PVC-Verbundstoffen am höchsten war (7,738 kJ/m²), wenn das Massenverhältnis von Calciumcarbonat zu Talk 20:10 betrug; und die Kerbschlagfestigkeit von PVC-Verbundstoffen am höchsten war (7,738 kJ/m²), wenn das Massenverhältnis von Calciumcarbonat zu Talk 20:10 betrug. 7,738 kJ/m²); der höchste Biegemodul (6300 MPa) von PVC-Verbundwerkstoffen bei einem Massenverhältnis von Calciumcarbonat zu Talk von 5:25.
Modifiziertes Calciumcarbonat
Yang Dongdong et al. untersuchten die Auswirkungen der Art und des Gehalts von Calciumcarbonat auf die Eigenschaften von PVC/CaCO3-Verbundwerkstoffen. Die Ergebnisse zeigten, dass mit Stearinsäure und Titanat-Kopplungsmittel modifiziertes Calciumcarbonat den besten Effekt auf die umfassende Leistungsverbesserung der Verbundwerkstoffe hatte und die Schlagfestigkeit im Vergleich zu den Verbundwerkstoffen mit zugesetztem unmodifiziertem Calciumcarbonat um 15% erhöht war.
Deng Chuanfu et al. untersuchten die Wirkung von modifiziertem Nano-CaCO3 auf die Gesamtleistung von PVC-Verbundwerkstoffen. Die Ergebnisse zeigten, dass durch die Einführung überschüssiger Hydroxylgruppen in der Nassmodifizierungsphase von Nano-Calciumcarbonat die Pfropf-Beschichtung Durch die Wirkung des Silan-Kopplungsmittels können Nanofüllstoffe mit besserer Dispersion und Verarbeitbarkeit erzielt werden, wodurch die Wärmestabilität von PVC-Verbundwerkstoffen wirksam verbessert, die Plastifizierung gefördert und eine verstärkende und härtende Wirkung der Verbundwerkstoffe erzielt werden kann.
Ohne Zusatz von Calciumcarbonat
Zhang Weifang et al. stellten durch Mikroemulgierung gleichmäßig verteilte Nano-Calciumcarbonat-Emulsionen her und synthetisierten dann durch In-situ-Polymerisation zwei Nano-CaCO3/PVC-Kompositharze. Die Nano-CaCO3/PVC-Kompositharze zeigten im Vergleich zu den Blankoharzen eine gleichzeitige Erhöhung der scheinbaren Dichte und Weichmacheraufnahme, eine bessere Wärmestabilität, eine verbesserte Kerbschlagfestigkeit und eine erhöhte Bruchdehnung.
Derzeit entwickelt sich die Herstellung von spezialisiertem Calciumcarbonat im Inland rasant, und die Produktkategorie wächst deutlich. Allerdings wird auf dieser Basis noch relativ wenig High-End-Produkt hergestellt, und es besteht noch Raum für eine Verbesserung der Produktwertschöpfung. Calciumcarbonat für PVC ist ein relativ ausgereiftes Spezialprodukt. Die Forschungsergebnisse weisen ein gewisses Maß an Systematik auf. Bei der Auswahl von Calciumcarbonat, der Verwendung von Modifikatoren und der Kontrolle des Verarbeitungsprozesses liegen bestimmte Ergebnisse vor, auf die es bei der Entwicklung zu verweisen lohnt.