高填充料造粒機(jī),碳酸鈣設(shè)備（圖示）
碳酸鈣的活化機(jī)理
能對(duì)碳酸鈣進(jìn)行表面改性的物質(zhì)很多,但以往的研究大多集中在用有機(jī)酸對(duì)碳酸鈣進(jìn)行表面改性,并制成相應(yīng)的活性碳酸鈣商品。由于有機(jī)酸在碳酸鈣表面上的作用主要是物理吸附過(guò)程,在與樹(shù)脂的混合過(guò)程中,在碳酸鈣與樹(shù)脂界面間提供潤(rùn)滑作用,所以用有機(jī)酸改性,可以改變物料的流變性能和加工性能,對(duì)制品的物理性能幾乎沒(méi)有改進(jìn)。近年來(lái),經(jīng)深入研究表明,用偶聯(lián)劑對(duì)碳酸鈣進(jìn)行改性時(shí),偶聯(lián)劑分子的親無(wú)機(jī)端和親有機(jī)端分別能與碳酸鈣的表面和有機(jī)樹(shù)脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng),同時(shí)與有機(jī)樹(shù)脂產(chǎn)生纏結(jié)作用,在交聯(lián)劑存在下,也能出現(xiàn)交聯(lián)現(xiàn)象。這一作用不僅改變了碳酸鈣的表面極性,也增大了碳酸鈣與有機(jī)樹(shù)脂的界面粘合力,所以用偶聯(lián)劑改性,不僅可以改善碳酸鈣填充制品加工性能,同時(shí)也可改善制品的物理機(jī)械性能。
高填充料造粒機(jī),碳酸鈣設(shè)備（圖示）對(duì)碳酸鈣進(jìn)行表面改性較為有效的是鈦酸酯偶聯(lián)劑和鋁酸酯偶聯(lián)劑。但用鈦酸酯偶聯(lián)劑處理過(guò)的碳酸鈣在某些聚合物中使用時(shí)會(huì)由于氧化而變色,處理過(guò)的碳酸鈣在存放期間或在填充制品的加工過(guò)程中,鈦酸酯分子的親有機(jī)端易發(fā)生水解或醇解,同時(shí)鈦酸酯的熱分解溫度也較鋁酸酯偏低,因此選用鋁酸酯偶聯(lián)劑處理碳酸鈣較為理想。用鋁酸酯偶聯(lián)劑活化碳酸鈣的機(jī)理如下:鋁酸酯偶聯(lián)劑的分子系屬兩親結(jié)構(gòu),一端為親無(wú)機(jī)基團(tuán),一端為親有機(jī)基團(tuán)。偶聯(lián)劑作用于碳酸鈣表面時(shí),由于*表面的鈣離子及碳酸根離子與大氣中水分子接觸,并發(fā)生水解,產(chǎn)生具有堿性的、疏油的羥基表面。
CaCO3 + H2O = Ca (OH) 2 + CO2 ↑
碳酸鈣的表面羥基可與鋁酸酯偶聯(lián)劑的親無(wú)機(jī)端發(fā)生化學(xué)結(jié)合,產(chǎn)生表面改性的碳酸鈣粒子。這些表面改性的碳酸鈣粒子與樹(shù)脂共混,偶聯(lián)劑分子的親有機(jī)端可與樹(shù)脂的分子發(fā)生纏結(jié)作用。由于偶聯(lián)劑的作用,使碳酸鈣具有活化機(jī)能,提高了與有機(jī)樹(shù)脂的親和力,達(dá)到對(duì)樹(shù)脂的改性及增強(qiáng)效果。
碳酸鈣特性和塑料對(duì)碳酸鈣的基本要求
碳酸鈣的特性 碳酸鈣在塑料中大量使用，得到塑料行業(yè)高度重視不是偶然的，相比起其它非金屬礦物粉體材料，碳酸鈣具有明顯的優(yōu)勢(shì)。 1）價(jià)格便宜 無(wú)論是重鈣還是輕鈣在各種非礦粉體材料是價(jià)格低的，也就是說(shuō)任何一種非礦粉體材料僅僅試圖替代碳酸鈣作為塑料填充料使用，而不是突顯這種粉體材料本身的特點(diǎn)，那是沒(méi)有意義的。 2）色澤好，易著色 且可以做淺色塑料制品。不足之處是著色的塑料制品色澤不夠鮮艷，在多數(shù)情況下還是可以接受的。
3）硬度低 其莫氏硬度為3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于制造加工機(jī)械設(shè)備與模具所用鋼材（如氮化鋼、高速鋼）的硬度，因此填充塑料對(duì)所接觸的設(shè)備部件（螺桿、螺筒等）和模具的磨損較輕。 4）熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性良好 在碳酸鈣的熱分解溫度在800℃以上，在所有的塑料加工溫度下（300℃以下）都不會(huì)發(fā)生熱分解。 碳酸鈣是強(qiáng)堿弱酸鹽，除遇酸性介質(zhì)外，其化學(xué)穩(wěn)定性良好。
5）易干燥，無(wú)結(jié)晶水，吸附的水分通過(guò)加熱容易除去。
6）無(wú)毒、無(wú)刺激性、無(wú)味，特別是我國(guó)的方解石、大理石、石灰石資源豐富，可選擇余地大，絕大多數(shù)資源品質(zhì)優(yōu)良，特別是重金屬含量極低，達(dá)到國(guó)家衛(wèi)生級(jí)要求。
碳酸鈣對(duì)填充塑料性能的影響 1）對(duì)密度的影響 重鈣和輕鈣在真實(shí)密度上區(qū)別不明顯，前者為2.6~2.9g/cm3，后者為2.4~2.6 g/cm3，它們的主要區(qū)別主是要堆積密度差別顯著，工業(yè)上用沉降體積來(lái)區(qū)分重鈣和輕鈣，即在無(wú)水乙醇中2.5mL/g以上為輕鈣，而重鈣在1.2~1.9mL/g。
堆積密度不同主要由于碳酸鈣粉體顆粒的晶形不同，輕鈣粒子為紡錘形（棗核形），具有一定的長(zhǎng)徑比，而重鈣多呈破碎后的塊狀。這種顆粒形狀的差異導(dǎo)致在基體塑料中，碳酸鈣粒子是以大大小小凝聚體形式像海島一樣存在的，它們所占據(jù)的空間大小也不相同。從宏觀上看，填料的添加量相同時(shí)，不同的填料，重鈣或是輕鈣，甚至目數(shù)不同的重鈣，都會(huì)造成塑料制品長(zhǎng)度、面積或制品個(gè)數(shù)的不同。表3列出輕鈣或不同目數(shù)的重鈣填充PVC芯層發(fā)泡管材的密度變化情況。
