Dalam beberapa tahun terakhir, dengan pesatnya perkembangan teknologi pengolahan kalsium karbonat dan perkembangan pesat teknologi perawatan permukaan bubuk kalsium, tidak hanya dapat mengurangi biaya produk tetapi juga meningkatkan banyak sifat produk, secara signifikan meningkatkan kinerja material secara keseluruhan dan meningkatkan nilai tambah produk.
Efek modifikasi umum GCC
(1) Meningkatkan kekakuan material komposit
Kalsium karbonat dapat meningkatkan kekuatan lentur, modulus lentur, kekerasan, ketahanan aus, dan sifat-sifat lain dari bahan komposit. Untuk film plastik, kekakuan bahan komposit dapat meningkatkan kekakuan film secara signifikan, yang bermanfaat bagi kehalusan dan pengeritingan film.
(2) Meningkatkan stabilitas dimensi material komposit
Peningkatan stabilitas dimensi tercermin dalam penyusutan yang berkurang, kelengkungan yang berkurang, koefisien ekspansi linier yang berkurang, mulur yang berkurang, isotropi yang menguntungkan, dsb. Pengisian GCC dapat meningkatkan stabilitas dimensi secara signifikan.
(3) Meningkatkan ketahanan panas material komposit
Kalsium karbonat dapat meningkatkan stabilitas termal bahan komposit karena menyerap zat yang mempercepat dekomposisi. Misalnya, stabilitas termal komposit PBAT/bubuk kalsium jauh lebih tinggi daripada PBAT murni. Sebagai contoh lain, menambahkan kalsium karbonat ringan ke produk PVC dapat menyerap hidrogen klorida yang dihasilkan oleh dekomposisi dan sangat meningkatkan stabilitas termal pemrosesan PVC.
(4) Meningkatkan ketahanan sobek film
Film plastik umum memiliki kelemahan berupa kekuatan longitudinal yang tinggi dan kekuatan transversal yang rendah, terutama film poliester alifatik PBS, PLA, dan PHA. Setelah menambahkan bubuk kalsium, isotropi material komposit dapat ditingkatkan, dan ketahanan sobek dapat ditingkatkan secara signifikan.
Sifat modifikasi khusus kalsium karbonat
(1) Pengaruh terhadap sifat tarik dan impak
Tidak semua kalsium karbonat dapat meningkatkan kekuatan tarik dan kekuatan benturan film plastik, yang dipengaruhi oleh ukuran partikel bubuk kalsium dan perawatan permukaan.
Pengaruh ukuran partikel: Ukuran partikel kalsium karbonat yang berbeda memodifikasi plastik secara berbeda. Lihat Tabel 1. Umumnya, ukuran partikel di bawah 1000 mesh. Ini digunakan untuk modifikasi bertahap. Ukuran partikel antara 1000 dan 3000 mesh, dengan penambahan di bawah 10%. Ini memiliki sedikit efek modifikasi. Ukuran partikel di atas 5000 mesh. Ini adalah bubuk kalsium fungsional, yang memiliki efek modifikasi yang kuat. Ini dapat meningkatkan kekuatan tarik dan benturan. Bubuk kalsium skala nano memiliki ukuran partikel yang lebih halus. Namun, sulit untuk didispersikan. Ini hanya dapat menyamai efek modifikasi kalsium karbonat 8000 mesh.
| Perawatan agen kopling ukuran mesh kalsium karbonat berat (30%). | 2000 | 1250 | 800 | 500 |
| Indeks aliran leleh (g/10mnt) | 4.0 | 5.0 | 5.6 | 5.5 |
| Kekuatan tarik (MPa) | 19.3 | 18.4 | 18.7 | 18.1 |
| Perpanjangan putus (%) | 422 | 420 | 341 | 367 |
| Kekuatan lentur (MPa) | 28 | 28.6 | 28.2 | 28.4 |
| Modulus lentur (MPa) | 1287 | 1291 | 1303 | 1294 |
| Kekuatan tumbukan Izod (J/m) | 113 | 89 | 86 | 78 |
Dapat dilihat dari tabel bahwa semakin halus ukuran partikel kalsium karbonat, kekuatan impak, kekuatan tarik, dan perpanjangan putus meningkat, kekuatan lentur dan modulus lentur sama, tetapi fluiditas menurun.
Jika perawatan permukaannya bagus, kalsium karbonat dapat membantu. Partikelnya harus berukuran tepat. Ini kemudian akan meningkatkan kekuatan tarik dan benturan material komposit. Dalam beberapa tahun terakhir, pengembangan teori komposit telah maju. CaCO3 telah berubah dari pengisi sederhana menjadi pengisi fungsional baru. Misalnya, kekuatan benturan berlekuk dari homopolimer PP yang diisi CaCO3 dapat lebih dari dua kali lipat dari plastik dasar.
(2) Efek penekanan asap selama pembakaran
CaCO3 memiliki efek peredam asap yang sangat baik. Prinsipnya adalah ia dapat bereaksi dengan (menangkap) hidrogen halida dalam asap untuk menghasilkan CaCl2 yang stabil. Jadi, CaCO3 dapat meredam asap dari polimer yang menghasilkan hidrogen halida saat dibakar. Polimer ini meliputi vinil klorida, polietilena klorosulfonasi, dan karet kloroprena. Reaksi pembakaran adalah reaksi heterogen gas-padat. Reaksi ini hanya dapat terjadi pada permukaan partikel padat. Jadi, ukuran partikel CaCO3 penting untuk efek peredam asap. Hanya partikel kecil yang memiliki luas permukaan spesifik yang jauh lebih besar. Semakin halus ukuran partikel kalsium karbonat, semakin baik efek peredam asap.
(3) Agen anti-perekat
Film silinder tiup yang mengandung bubuk kalsium memiliki sifat pembukaan yang baik dan tidak akan menyebabkan adhesi saat digulung. GCC bertindak sebagai agen pembukaan.
(4) Meningkatkan tingkat konduktivitas termal
Penambahan kalsium karbonat meningkatkan laju konduktivitas termal film, sehingga mendinginkan gelembung film dari film yang ditiup lebih cepat, meningkatkan efisiensi produksi dan meningkatkan output ekstruder. Mengambil bubuk kalsium ringan 25% yang ditambahkan ke lembaran PVC sebagai contoh, hanya butuh 3,5 detik untuk memanaskan hingga 200°C, sedangkan lembaran PVC murni butuh 10,8 detik, dan laju konduktivitas termal meningkat sebanyak 3 kali lipat.
(5) Meningkatkan likuiditas
GCC dapat meningkatkan fluiditas sistem komposit, mengurangi viskositas lelehan dan torsi ekstruder, meningkatkan output ekstruder, dan meningkatkan efisiensi produksi. Berbagai jenis kalsium karbonat memiliki efek yang berbeda pada aliran. Urutan fluiditas bahan komposit tertentu adalah kalsium karbonat kalsit besar > bubuk kalsium marmer, bubuk kalsium dolomit > kalsium karbonat kalsit kecil > kalsium karbonat ringan.
(6) Performa pencocokan warna
Gunakan bubuk kalsium dengan tingkat keputihan tinggi untuk mengganti beberapa pigmen putih. Bubuk ini dapat menggantikan titanium dioksida, pigmen putih yang mahal. Bubuk kalsium kalsit besar adalah pilihan terbaik. Bubuk ini memiliki tingkat keputihan tinggi dan daya tutup yang besar. Kalsium karbonat dapat menjadi pigmen putih. Bubuk ini memiliki daya tutup. Daya tutup cat adalah kemampuannya untuk menutupi permukaan. Daya tutup cat adalah jumlah minimum cat yang dibutuhkan untuk menyembunyikan warna latar belakang. Dengan menggunakan g/m2 berarti daya tutup berbagai pewarna dalam pelapis ditunjukkan pada Tabel 2:
| Nama pigmen | Daya sembunyi (g/cm²) |
| Counterpoint merah (nada terang) | 18.1-16.3 |
| Counterpoint merah (nada gelap) | 17.1-15.0 |
| Danau merahC | 23.8-18.8 |
| Lisol Merah (Danau Ba) | 33.7-21.7 |
| Lisol merah (danau Ca) | 49.0-33.7 |
| Lisol merah delima | 33.9 |
| danau pigmen merah | 88.5 |
| Rhodamin Y (presipitasi tungsten) | 25.1 |
| Rhodamin B (presipitasi fosfotungstat) | 16.1 |
| Toluidin merah marun | 34.8-34.7 |
| Tanggal ringan merah BL | 12.4 |
| Titanium dioksida (tipe rutil, tipe anatase) | 18.4 19.5 |
| Seng putih (seng oksida) | 24.8 |
| Barium sulfat | 30.6 |
| Kalsium karbonat | 31.4 |
| Hansa Kuning G | 54.9 |
| Hansa Kuning 10G | 58.8 |
| Selamanya Oranye | 29.6 |
| Hijau perunggu | 5.4 |
| Tingkat pigmen B | 2.7 |
| Biru perunggu (presipitasi fosfotungstat) | 7.7 |
| Biru merak | 68.5 |
| Metil violet (presipitasi fosfotungstat) | 7.6 |
| Metil violet (presipitasi tanin) | 4.9 |
| Ungu cepat siang hari | 10.2 |
| Phthalocyanine biru | 4.5 |
| Seng barium berwarna putih | 23.6 |
| Timbal putih (timbal sulfat dasar) | 26.9 |
| Antimon trioksida | 22.7 |
| Bedak talek | 32.2 |
Daya tutup suatu bahan berhubungan dengan indeks biasnya. Semakin tinggi indeks bias maka semakin besar pula daya tutup dan semakin tinggi rona putihnya. Indeks bias berbagai bahan berwarna putih ditunjukkan pada Tabel 3.
| Bahan Putih | Nomor Indeks Pewarna | Indeks bias |
| Titanium dioksida (tipe rutil) | Pigmen Putih 6 | 2.70 |
| Titanium dioksida (tipe anatase) | Pigmen Putih 6 | 2.55 |
| Zirkonia | Pigmen Putih 12 | 2.40 |
| Seng sulfida | Pigmen Putih 7 | 2.37 |
| Antimon trioksida | Pigmen Putih 11 | 2.19 |
| Seng oksida | Pigmen Putih 4 | 2.00 |
| Lithopone (seng barium putih) | Pigmen Putih 21 | 2.10 |
| Barium sulfat | Pigmen Putih 18 | 1.64 |
| Kalsium karbonat | Pigmen Putih 27 | 1.58 |
| Bedak talek | — | 1.54 |
Dampak pada Warna
Efek pada pewarnaan: Warna alami kalsium karbonat adalah putih, yang berdampak pada pencocokan warna-warna cerah, dan tidak dapat menandingi warna-warna cerah; itu juga berdampak pada pencocokan dengan warna hitam, dan tidak bisa cocok dengan warna hitam tertentu.
Efek pada cahaya warna: Selain warnanya yang putih, kalsium karbonat seringkali juga memiliki warna terang yang berbeda-beda sehingga mempengaruhi kemurnian warnanya. Warna cahaya merupakan warna insidental selain warna utama suatu benda. Cahaya warna di kedua ujung diameter roda warna saling melengkapi. Misalnya warna komplementer biru adalah kuning. Ketika dicampur, cahaya putih dapat diperoleh, yang merupakan cara efektif untuk menghilangkan cahaya berwarna.
Dampak kalsium karbonat di berbagai wilayah
Dalam kalsium karbonat berat, kalsium karbonat dari asal berbeda memancarkan warna latar belakang berbeda. Misalnya, kalsium karbonat Sichuan berlatar belakang biru, kalsium karbonat Guangxi berlatar belakang merah, dan kalsium karbonat Jiangxi berlatar belakang kebiruan. Dalam pencocokan warna tertentu, cahaya warna kalsium karbonat harus konsisten dengan warna pewarna utama. Misalnya kalsium karbonat dengan cahaya warna biru akan menghilangkan kekuatan pewarnaan pigmen kuning. Kalsium karbonat dengan warna biru juga sering digunakan untuk menghilangkan warna kuning pada produk.
Meningkatkan astigmatisme produk plastik: Penambahan kalsium karbonat tidak meningkatkan kilap produk plastik namun memiliki efek mattifying yang mengurangi kilap.
(7) Meningkatkan kemampuan bernapas
Film plastik yang diisi dengan bubuk kalsium akan menghasilkan pori-pori kecil di dalam film saat diregangkan, yang hanya dapat melewati uap air tetapi tidak dapat melewati air cair. Oleh karena itu, dapat digunakan untuk menghasilkan produk plastik yang dapat bernapas. Misalnya, film yang dapat bernapas biasanya terbuat dari tembaga dan sejumlah besar kalsium karbonat. Terbuat dari bantalan dan film yang dapat diregangkan. Umumnya, hanya kalsium karbonat 3000 mesh yang dapat dipilih untuk bubuk kalsium guna menghasilkan film yang dapat bernapas, dan distribusi ukuran partikel harus sempit.
(8) Mempromosikan kinerja degradasi produk
Setelah kantong plastik polietilen yang berisi kalsium karbonat terkubur di bawah tanah, kalsium karbonat tersebut dapat bereaksi dengan karbon dioksida dan air membentuk Ca(HCO3)2 yang dapat larut dalam air dan meninggalkan lapisan film, meninggalkan lubang-lubang kecil pada lapisan film, sehingga meningkatkan risiko film plastik dan Area di mana udara di sekitarnya bersentuhan dengan mikroorganisme, sehingga mendorong degradasi produk.
(9) Memainkan peran inti
Nano-CaCO3 mempunyai efek induksi pada nukleasi kristalisasi polipropilena, yang dapat meningkatkan kandungan kristal beta, sehingga meningkatkan ketangguhan impak polipropilena.
(10) Mengurangi daya serap air pada plastik PA
Daya serap air pada material komposit serbuk kalsium PA/PA lebih rendah dibandingkan dengan resin murni PA. Misalnya, jika PA6 diisi dengan serbuk kalsium 25%, daya serap air material komposit akan berkurang sebesar 56%.
(11) Meningkatkan sifat permukaan
Kalsium karbonat dapat meningkatkan tegangan permukaan bahan komposit dan memiliki sifat adsorpsi yang sangat baik untuk meningkatkan pelapisan bahan komposit, lapisan dan properti pencetakan.
(12) Pengaruh bubuk kalsium terhadap pembentukan busa
Apakah bubuk kalsium memengaruhi kinerja pembusaan bahan plastik sangatlah rumit dan bergantung pada ukuran dan jumlah penambahan. Ketika ukuran partikel kalsium karbonat cocok dengan agen pembusa, ia dapat bertindak sebagai agen pembentuk inti dan memainkan peran positif dalam pembusaan. Ukuran spesifik yang sesuai adalah kurang dari 5 μm dan lebih besar dari ukuran yang tidak menggumpal.