Polyvinyl clorua (PVC) là vật liệu polymer rẻ tiền và sẵn có với nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp như giày dép, phụ kiện đường ống, dây điện, cáp và màng cán. Tuy nhiên, độ bền kém và độ ổn định nhiệt kém của vật liệu PVC nguyên chất có những hạn chế trong nhiều ứng dụng. Do đó, trong nhiều ngành công nghiệp, vật liệu tổng hợp PVC được biến tính bằng nhiều chất độn khác nhau đã được phát triển để cải thiện tính chất cơ học và độ ổn định nhiệt của chúng.
Ví dụ, bằng cách thêm một lượng canxi cacbonat (CaCO3) nhất định, độ cứng của sản phẩm PVC đã được cải thiện, dẫn đến hiệu suất được cải thiện và chi phí sản xuất có thể được kiểm soát. Khi nghiên cứu tiếp tục, người ta nhận thấy rằng việc dễ dàng xử lý canxi cacbonat có thể nâng cao đáng kể giá trị ứng dụng và tiềm năng của nó trong vật liệu PVC.
So sánh các ứng dụng khác nhau của canxi cacbonat trong vật liệu PVC
Canxi ướt nặng
Deng Kewen và nhóm của ông đã sử dụng canxi nặng nghiền khô Quảng Nguyên (GY616), canxi cacbonat nặng siêu mịn nghiền ướt Quảng Nguyên (CC-6000A) và canxi nhẹ có bán trên thị trường vào công thức nền của màng cán PVC và phân tích cấu trúc của nó. ảnh hưởng của các loại canxi cacbonat đến độ bóng, độ bền kéo, trọng lượng riêng, khả năng chịu nhiệt và khả năng che phủ của màng đã chuẩn bị. Độ bóng và trọng lượng riêng của màng cán khi bổ sung canxi nặng ướt phù hợp với độ bóng của canxi nano nhẹ tổng hợp, đồng thời độ bền kéo và khả năng chịu nhiệt tốt hơn được cải thiện. Ảnh hưởng của CC-6000A, độ bóng, độ bền kéo, trọng lượng riêng, khả năng che phủ và khả năng chịu nhiệt của CC-6000A và canxi nano nhẹ tổng hợp canxi được đánh giá bằng bốn hệ thống công thức. CC-6000A có độ bóng và độ bền kéo cao hơn, trọng lượng riêng cũng như khả năng che phủ và khả năng chịu nhiệt tốt hơn so với canxi nano nhẹ tổng hợp canxi.
Hạt nano canxi cacbonat
Liu Yaxiong và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố chính như nhiệt độ bắt đầu cacbonat hóa, chiều dài chuỗi C của axit béo, điểm nóng chảy của dầu và giá trị iốt, và chất xử lý bề mặt tổng hợp lên các tính chất của hạt nano canxi cacbonat và màng cán polyvinyl clorua (PVC). Kết quả cho thấy, khi nhiệt độ bắt đầu cacbonat hóa là 24℃, canxi cacbonat tạo ra có dạng lập phương đều, với diện tích bề mặt riêng là 22,3m2/g, trung bình kích thước hạt 80nm, độ trắng 96%, ít hạt kết tụ hơn và kích thước hạt thứ cấp nhỏ nhất, với D50 là 0,43 μm; và màng cán được chế tạo bằng canxi cacbonat này có độ bóng cao nhất, đặc tính hấp thụ mực tốt nhất và hiệu suất tổng thể tốt nhất.
Xie Zhong và cộng sự. sử dụng đá vôi làm nguyên liệu thô để tạo ra vôi bằng cách nung và sử dụng phương pháp cacbon hóa liên tục tháp đôi để sản xuất hạt nano canxi cacbonat. Nghiên cứu chất xử lý bề mặt gồm axit béo, dầu thực vật, chất hoạt động bề mặt không ion, chất liên kết, v.v. và tìm ra quy trình xử lý hoạt hóa bề mặt canxi cacbonat 3 bước để tạo ra canxi cacbonat hoạt tính nano có giá trị hấp thụ dầu thấp, xử lý tốt hiệu suất và độ phân tán tốt, được sử dụng làm chất độn và chất gia cố trong sản xuất ống thoát nước PVC, và độ bền kéo, độ giãn dài khi đứt, độ co dọc của áp suất ống thoát nước, nhưng vẫn giúp ống nước khôi phục lại ban đầu hình dạng, sản phẩm có hiệu suất tuyệt vời.
Canxi cacbonat ở các dạng khác nhau
Đồng Dongdong và cộng sự. đã chuẩn bị năm loại hạt canxi cacbonat với các hình thái khác nhau, cụ thể là vảy, hình thoi, hình que, hình cầu và hình khối, bằng phương pháp clo hóa và nghiên cứu ảnh hưởng của các hình thái khác nhau đến tính chất cơ học của màng PVC mềm. Kết quả cho thấy các dạng canxi cacbonat khác nhau đã cải thiện tính chất cơ học của màng PVC, độ bền kéo và độ giãn dài khi đứt của màng PVC tăng lên đáng kể; trong số đó, canxi cacbonat dạng que về tính chất cơ học của màng PVC là tốt nhất, độ bền kéo 27,11MPa; Màng PVC biến tính canxi cacbonat dạng hình thoi có độ giãn dài khi đứt cao nhất là 98,23%.
Hu Hongchuan và cộng sự. nghiên cứu ảnh hưởng của canxi cacbonat, chất ổn định nhiệt, chất điều chỉnh tác động ACR đến tính chất cơ học của ống nhựa PVC có độ đầy cao. Kết quả thử nghiệm cho thấy khi tăng liều lượng canxi cacbonat, tính chất kéo của ống PVC giảm dần, độ bền va đập và độ bền uốn tăng lên.
Canxi cacbonat kết hợp với bột talc
Li Na và cộng sự. vật liệu tổng hợp PVC/canxi cacbonat/talc đã được điều chế bằng quy trình trộn nóng chảy và nghiên cứu ảnh hưởng của bột talc và canxi cacbonat đến tính chất cơ học và tính chất xử lý của vật liệu tổng hợp PVC. Kết quả cho thấy nhiệt độ hóa mềm Vicat của vật liệu composite PVC là cao nhất (78,6oC) khi tỷ lệ khối lượng hỗn hợp của canxi cacbonat và talc là 10∶20; độ bền uốn của vật liệu composite PVC cao nhất (77,81MPa) khi tỷ lệ khối lượng hỗn hợp của canxi cacbonat và talc là 15∶15; độ bền va đập hình chữ V của vật liệu composite PVC là cao nhất (7,738kJ/m2) khi tỷ lệ khối lượng hỗn hợp của canxi cacbonat và bột talc là 20∶10; và độ bền va đập của vật liệu composite PVC là cao nhất (7,738kJ/m2) khi tỷ lệ khối lượng hỗn hợp của canxi cacbonat và bột talc là 20∶10. 7,738kJ/m2); mô đun uốn cao nhất (6300MPa) của vật liệu composite PVC khi tỷ lệ khối lượng của canxi cacbonat và talc là 5:25.
Canxi cacbonat biến tính
Yang Dongdong và cộng sự. đã nghiên cứu ảnh hưởng của loại và hàm lượng canxi cacbonat đến tính chất của vật liệu tổng hợp PVC/CaCO3. Kết quả cho thấy canxi cacbonat được biến tính bằng hỗn hợp chất liên kết axit stearic và titanate có tác dụng tốt nhất trong việc cải thiện hiệu suất toàn diện của vật liệu tổng hợp và độ bền va đập tăng thêm 15% so với vật liệu tổng hợp có thêm canxi cacbonat không biến tính.
Deng Chuanfu và cộng sự đã nghiên cứu tác động của nano-CaCO3 biến tính lên hiệu suất toàn diện của vật liệu composite PVC. Kết quả cho thấy bằng cách đưa nhóm hydroxyl dư thừa vào giai đoạn biến tính ướt của nano canxi cacbonat, nó giúp tăng cường khả năng ghép.lớp phủ có thể thu được tác dụng của tác nhân liên kết silan và chất độn nano có khả năng phân tán và khả năng gia công tốt hơn, có thể cải thiện hiệu quả hiệu suất ổn định nhiệt của vật liệu composite PVC, thúc đẩy quá trình dẻo hóa và đạt được hiệu quả gia cường và làm cứng của vật liệu composite.
Không bổ sung canxi cacbonat
Zhang Weifang và cộng sự. đã chuẩn bị nhũ tương nano-canxi cacbonat phân tán đồng đều bằng phương pháp vi nhũ hóa, sau đó tổng hợp hai loại nhựa composite nano-CaCO3/PVC bằng phương pháp trùng hợp tại chỗ. Nhựa composite nano-CaCO3/PVC cho thấy sự gia tăng đồng thời về mật độ biểu kiến và sự hấp thu chất hóa dẻo, độ ổn định nhiệt tốt hơn, độ bền va đập được cải thiện và độ giãn dài khi đứt cao hơn so với nhựa trắng.
Hiện nay, sự phát triển nhanh chóng của canxi cacbonat chuyên dụng trong nước, mức tăng trưởng rõ ràng, nhưng trên cơ sở này để sản xuất các sản phẩm cao cấp vẫn còn tương đối nhỏ, nâng cao giá trị gia tăng của sản phẩm vẫn còn một số không gian. Canxi cacbonat cho PVC là một sản phẩm chuyên dùng tương đối trưởng thành, kết quả nghiên cứu có mức độ hệ thống nhất định, về việc lựa chọn canxi cacbonat, sử dụng chất điều chế, kiểm soát quá trình xử lý có kết quả nhất định, rất đáng để rút ra tham khảo và phát triển.