碳酸鈣填充吹膜料的研制與生產

白新生

（新疆烏魯木齊石化公司塑料廠，新疆烏魯木齊 830019）

工業生產

碳酸鈣填充吹膜料的研制與生產

白新生

（新疆烏魯木齊石化公司塑料廠，新疆烏魯木齊 830019）

將用偶聯劑活化過的碳酸鈣填充到聚丙烯中，再與線型低密度聚乙烯 PE0209共混改性，就可得到與 PE0209性能相當的吹膜料，其成本將大為降低。

聚丙烯；聚乙烯；碳酸鈣；偶聯劑；共混改性

1 實驗部分

1.1 實驗過程

配方篩選—造粒—打樣條—做拉力測試—根據結果確定配方—集中造粒15～20kg 待試—吹膜—對內膜袋做性能測試—小結

1.2 實驗所使用的主要原材料

聚丙烯粉料 石化新峰公司生產

線型低密度聚乙烯 PE0209：獨山子石化公司生產。

滑石粉、碳酸鈣：烏市三德公司生產。

偶聯劑：福師大高分子實驗工廠生產。

1.3 結果與討論

1.3.1 偶聯劑的選用

在填充改性塑料中所使用的填料大部分是無機填料，這些無機填料無論是鹽、氧化物還是金屬粉體，都屬于極性的、水不溶性物質，其熱膨脹系數、熔點、比重、表面能、彈性率等性質都和塑料有很大差異。當它們分散于極性極小的有機高分子樹脂中時，因極性的差別，造成二者的相容性不好，從而對填充塑料的加工性能和制品的使用性能帶來不良影響，因此對無機填料表面進行適當處理，通過化學放映或物理方法，使其表面極性接近所填充的高分子樹脂，改善其相容性時十分必要的。

在進行填料表面處理時，從填料的種類、性質、聚合物種類性能及加工工藝以及處理劑種類和處理工藝出發，應遵循如下原則：①填料表面極性與聚合物極性相差很大，應選擇填料表面處理后極性接近聚合物極性的處理劑；②填料表面含有反映較大的官能團，則應選擇與這些官能團在處理或填充工藝過程中能發生化學反應的處理劑，填料表面如呈酸（堿）性，則處理劑應選用堿（酸）性；如填料表面呈氧化性（還原性），處理劑應選用還原性（氧化性），如填料表面具有陽離子（陰離子）交換性，則處理劑應選用可與其陽離子（陰離子）進行置換的類型。根據以上原則及偶聯劑的應用范圍和大量實驗證明，選用鋁酸酯偶聯劑作為對碳酸鈣的表面處理劑。其作用機理在于鋁酸酯偶聯劑的單分子膜可以置換碳酸鈣表面的水而生成一有機鏈分子層，因而親水性變成親有機性，提高了聚丙烯對其親和性能和耐熱水性能。

選好偶聯劑的下一步關鍵則是要確定其用量。偶聯劑加入量非常重要，不僅關系到成本，而且對材料性能影響很大。偶聯劑加入量過大，潤滑性增大，剪切刀不起作用，加入量過小，則填料分散性不好。通過不斷實驗發現，將偶聯劑用量控制到填料用量的2%時，填料碳酸鈣有較好活化效果，材料性能也最佳。

2 碳酸鈣的填充量

隨著碳酸鈣填充份數的不斷增加，材料的成本下降，但是材料的力學性能、加工性能并不是一直增加的。改性的目的就是在保證產品質量的前提下，降低材料成本。拉伸強度和斷裂伸長率是材料的重要力學指標，通過實驗以確定填充份數和強度伸長之間的對應關系。通過實驗發現粒徑大小與填充量有很大的關系，在一定范圍內（500～1 000 目），粒徑越小，填充量就越大，材料的力學性能也越好。用800目的滑石粉與 1 000 目的碳酸鈣，在填充量相同的情況下，前者的材料力學性能就不如后者。但是粒徑也不是越細越好，在粒徑超過 1 000 目的情況下，粒徑越小，粒子之間越易吸附而結塊（可在400倍的光學顯微鏡下清楚看見），這種結塊在與另外的固體顆粒（如聚丙烯粉料）混合時不易打開，因而不易混合均勻，在熔體中也難以分散開，反而起不到應有的填充作用。此外粒徑分布較寬的粉料的裝填性比粒徑分布較窄的粉料裝填更密實，因為小粒徑的粒子可以進入大粒子之間的空隙中去。

3 乙烯聚丙烯的共混比例及塑化次數

在聚乙烯中加入適量的聚丙烯形成的高分子合金能顯著改善純 PE0209熔體的剪力黏度大，拉伸黏度低，易產生拉伸稀化的缺點，同時聚丙烯與聚乙烯形成的非均相共混物也給材料提供了優良的沖擊韌性，使其吹膜產品在摔包實驗中不易破損，在實驗中，本著降低成本，提高材料拉伸強度，且伸長損失較小的原則，我們發現在聚丙烯和聚乙烯共混比例為1 ∶ 3～5時，材料具有優良的力學性能。

塑化次數的影響，理論上塑化次數越多，物料混合越均勻，材料的強度和伸長也應越高，但在實驗中并沒有出現預期的效果，其二次塑化后材料的強度和伸長反而不及一次塑化后的材料，分析其原因可能是塑化次數的增加，使其混合物不斷經受高溫，發生降解，分子量降低，導致材料性能下降，因而制吹膜料時其塑化次數不能太多。

在此實驗基礎上確定的1號配方和純 PE0209的吹膜袋在克重同為42g，厚度同為45μm 時，其撐繃破壞力大小基本相同，最后確定的1號配方與 PE0209性能基本持平。

4 小結

用純 PE0209生產的內膜袋質量雖好，但成本高，我們通過實驗在聚丙烯中填充了24% 經過偶聯劑表面處理的碳酸鈣，再將聚丙烯與 PE0209以1 ∶ 3～5的比例共混制成粒料，在吹膜機上吹制成厚45μm，重42g 的吹膜袋，其產品質量與用純PE0209生產的吹膜袋相當，大大降低了成本，待此結果應用于生產之后，必將為塑料廠帶來更可觀的經濟效益。

[1] 段予忠.塑料填料與改性[M].鄭州：河南科學技術出版社，1985.

Development and Production of Calcium Carbonate Filled Blown Film

Bai Xin-sheng

The use of calcium carbonate filled with coupling agent to fill in polypropylene，and then with the linear low-density polyethylene PE0209 blending modified，can be obtained with the performance of PE0209 blown film material，the cost will be greatly reduced.

polypropylene；polyethylene；calcium carbonate；coupling agent；blending modification

TQ325.1

A

1003-6490（2017）06-0146-01

2017-05-02

白新生（1966—），男，新疆烏魯木齊人，助理工程師，主要從事生產運行管理工作。