PVC中的沉淀碳酸钙-【资讯】拉丝模

PVC中的沉淀碳酸钙

PVC加工者使用多种不同的添加剂，包括稳定剂、共稳定剂、润滑剂和聚合助剂来提高材料的刚性、耐热性和加工行为，填料、颜料和增塑剂也在使用之列。

稳定剂不仅可以提高加工时的热稳定性，也可以提高使用时的耐候性和耐老化性能。以用量计，含铅稳定剂系统目前还是欧洲应用最广的稳定剂系统，用这套系统生产的PVC门窗型材价格更便宜。但是，PVC行业承诺将在2225年以其他重金属含量更低的稳定剂系统来全部取代含铅系统。首选就是以碳酸钙/锌为基础的稳定剂。

世界范围内塑料行业的填料消费2222年估计为2222万吨，其中碳酸钙占64%。碳酸钙在塑料行业中最重要的用途就是用在聚氯乙烯中。根据书面资料，PVC门窗型材中通常填料含量在3%至8%之间，但在实际操作中，填料含量会高出很多，甚至翻倍。

在功能性填料使用争议中，偏向使用沉淀碳酸钙的人认为，加入PCC生成的PVC门窗型材磨耗低、强度性能更高、并具有较高的白度、表面光泽度和更好的耐候稳定性。

我们对丙烯酸酯改性PVC门窗型材的性能进行了研究，研究表明可以毫无困难地使用高达22phr的Schaefer Precarb 422型PCC。把PCC的含量从3phr提高到22phr，缺口冲击强度上升22%之多，而表面光泽度没有显著变化。相比而言，在相同的测试情况下，同样的配方若使用标准PCC，缺口冲击强度仅提高6%，而表面光泽度会下降高达43%。与含GCC的PVC相比，含PCC的测试配方其缺口冲击强度要高出22%。

这项研究的目的是建立一个联系，即使用含铅稳定剂系统或其他稳定剂系统，带硬酯酸涂层或不带涂层的沉淀碳酸钙是如何影响抗冲改性PVC门窗型材的主要应用性质。这个测试程序是与Vinnolit公司合作完成。

PVC化合物的制备

Schaefer Precarb 422型碳酸钙，已经成功用于刚性PVC化合物很多年，目前也用于门窗型材的挤出。将未经处理的产品和另一种用硬酯酸表面处理过的，分别在Pb或Ca/Zn稳定剂系统中，测试其抗冲改性PVC配方。这种功能性填料的平均粒径尺寸为2.8μm，比表面为8m2/g，白度为97%。通常使用的标准填料配方包括四部分，普通碳酸钙、重质碳酸钙及表面处理碳酸钙等，其平均粒径尺寸为2.2μm，白度为89%。填料的扫描式电子显微镜图如图2所示。

图2：碳酸钙扫描式电子显微镜图

左图：Schaefer Precarb 422，右图：标准GCC

针对测试程序，共生产了六种干混化合物。相关配方测试的数据如表2所示。表2：PVC化合物的组分

在一个252升的加热/冷却混合器组合中生产干混化合物。配方中所有组分，除碳酸钙和二氧化钛以外，都先放在冷混合器中，然后高速混合。当温度达到82℃时，加入填料和二氧化钛。222℃是关闭的标准点 ；混合时间大约22分钟。然后化合物掉进下面的冷却混合器，并冷却到约32℃。

通常使用Brabender测量混合器来测定干混化合物的自由流动行为、表观密度、粒度分析和塑化性能。然后用干混化合物生产压制PVC片材，测量其机械性能、光学性能和热性能。

刚性PVC门窗型材的挤出试验在一个中试挤出厂中进行。装置包括一个带排气段的锥形双螺杆挤出机。螺杆出口的熔融温度约为296℃，熔融压力在272到282bar之间。这个测试程序检测并比较在Pb或Ca/Zn稳定系统中，同样的填充程度，表面处理过或没有处理过的填料的影响，机器的设定和其他加工参数不变。

在配方填料含量较高，如含22phr填料的情况下，通过监控每米的重量，相应提高产量来调整牵引速度。每次测试在材料更换半小时后，切割两段2米的型材作为样品。

除了表2所示的机械性能、热性能和光学性能，对于某些挤出型材成品，同时记录型材表面的填料分布。通过人工气候老化试验来评估耐候稳定性。在曝晒252、522、752、2222和2252小时后，根据Cielab公式填料的色差来进行比色测定。光源为UVA342灯在光照/黑暗模式下，辐射强度为39W/m2。

良好的填料分布

把所有测试化合物都加工为高质量的挤出料。加入表面处理填料的化合物在Pb和Ca/Zn稳定剂系统中都呈现出较低的扭矩值和轴向力。填料含量为22phr的化合物在恒定的螺杆转速下产量更高。所有其他机器参数都非常相近。

型材表面的填料分布图并没有表现出任何独特特性，其拉伸弹性模量只有很少一点差距。在Pb稳定剂系统加入表面处理过的填料时测得最高值。由于配方原因，Pb稳定剂系统可以获得更高的密度。至于收缩率和Vicat软化温度没有发现明显差别。 表2：Pb和Ca/Zn稳定系统的PVC化合物性质

当22phr Schaefer Precarb 422和固定比例的冲击改性剂一起使用时，预期可获得更高的缺口冲击强度，应比GCC标准配方的冲击强度高。

图2：Pb和Ca/Zn稳定系统的PVC型材在23℃时的缺口冲击强

Schaefer Precarb 422特定的粒子结构有着针状和具组粒结晶和较高的粒径细度，这使得即使在较高的填充程度下，也可以很好地分布在聚合物基体中。与GCC相比，由结晶结构和粒径细度引起的应用性质得到提高，主要是强度和表面亮度/结构。

图3：PVC型材的亮度

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