湿法超白超细碳酸钙在PVC压延膜中的应用

邓克文，彭鹤松，邓 鹏，张 翔，冯才敏,2

(1.江西广源化工有限责任公司，江西 吉安 331500;.顺德职业技术学院轻化与材料学院，广东 佛山 528333)

随着国民经济建设的飞速发展以及综合国力的提高，PVC压延制品在国内得到空前发展，几乎在各个领域都有应用[1]。大棚膜、灯箱广告膜、充气玩具膜、防渗土工膜、粮食储藏膜、包装膜、盐膜、工业薄膜、台布膜、地板革、人造革、坑布革、防水卷材等，都可以见到PVC压延的影子；在水库、渠道、蓄水池、公路、铁路、机场、水上娱乐设施及各种地下工程、水下工程的防渗和垃圾掩埋场、污水处理厂等环保工程中也有广泛的应用，而且继续朝着大型化、规模化的方向发展。PVC压延制品已成为现代化国民经济建设的重要物资[2]。

碳酸钙作为PVC中的填料，是所有填料中用量最大、使用最普通的一种材料[3]。随着PVC压延膜表面光泽度和耐热性越来越高，碳酸钙的品质要求也越来越严格。应用于压延膜行业中常见的复合轻质纳米钙由于价格高，稳定性不佳等原因市场空间越来越少，为满足PVC压延企业对碳酸钙的创新需求，本公司特开发了湿法超白超细碳酸钙CC-6000A。

湿法超白超细重质碳酸钙CC-6000A是本公司优选高品质的方解石原矿，经独特的湿法研磨工艺生产的高性能碳酸钙，由于其粒径细、粒度分布窄、比表面积大、产品稳定等优点已广泛应用于PVC制品。本文选取了湿法研磨超白超细重质碳酸钙CC-6000A产品应用于PVC压延膜基础配方和车身贴膜生产中，并与干法研磨重钙GY616、轻质复合纳米钙进行比较，对比了制品的拉伸强度、光泽度、比重、遮盖力和耐热性，为PVC压延企业碳酸钙的选型提供了数据和理论支持。

1 实验部分

1.1 原料及配方

聚氯乙烯(PVC)，牌号，SG5，甘肃银达化工有限公司；超细CaCO3，江西广源化工有限责任公司，型号分别为GY-616，CC-6000A；复合轻质纳米钙，市售；DOP，市售；复合稳定剂，HL-45，石家庄聚源丰化工有限公司。

1.2 主要仪器设备

开炼机：KY-3203，东莞市厚街开研机械设备厂；压片机：KY-3201-A型，东莞市厚街开研机械设备厂；万能力学性能实验机：型号CMT-6104，美斯特工业系统(中国)有限公司；电子比重计：DH-300型，北京仪特诺电子科技有限公司；三角度光泽度仪：GZ-II2，天津世博伟业化玻仪器有限公司；激光粒度仪：MS-3000E，英国马尔文仪器有限公司；比表面仪：NOVE2000e，美国康塔仪器有限公司；老化试验箱：401-A，宁波镇海伟恒检测仪器；反射率测定仪：C84-III，上海现代环境工程技术股份有限公司；光密度计：341C，爱色丽色彩科技有限公司。

1.3 实验方法

按配方称取原料进行配料，经充分搅拌后在双辊开炼机混炼成膜，混炼温度170℃，混炼时间10min；将混炼好的物料按一定厚度下料取膜，另称取一定质量的混炼好的物料在小型压片机上压片，温度160℃，保压3min；将压制好的片材经自动取样器裁剪后进行拉伸强度、光泽度、比重的测试。

1.4 性能测试

粒径分布：激光颗粒分布测量仪测量CaCO3粒子分布。

拉伸强度测试：按GB/T1040-2006测试。

比重测试：采用电子比重计测试比重。

比表面积：采用比表面积仪BET多点测试。

光泽度：采用光度仪60°角度测试。

对比率：采用反射率仪测试薄膜在黑白卡纸上的反射率，计算对比率。

光密度值：采用光密度计测试。

静态耐热性：将薄膜剪切成20×30cm小片置于160℃老化试验箱中，间隔10min取出试样拍照观察颜色变化。

2 结果与讨论

2.1 超细CaCO3的性能

表1 超细CaCO3的性能指标

从表1的结果可以看出，GY-616比表面积最小，复合轻质纳米钙比表面积最大，但复合轻质纳米钙其D97比CC-6000A更大，CC-6000A粒径分布更窄；推测复合轻质纳米钙颗粒团聚会比CC-6000A更严重。应用于压延制品中，粒径分布越窄，分散性更好。同时CC-6000A其吸油值是最低的，应用于PVC压延制品，吸油值越低，其加工流动性越好。

2.2 碳酸钙对PVC压延膜性能的影响

2.2.1 压延膜性能基础配方

表2 压延膜中碳酸钙评价配方

为了考察三种碳酸钙对PVC压延膜性能的影响，实验组按表2配方扩大5倍在双辊开炼机上混炼成厚度30μm薄膜进行性能测试。

2.2.2 制备的薄膜的光泽、强度和比重指标

表3 碳酸钙对PVC压延膜性能的影响

表3是不同碳酸钙制备薄膜的光泽度、拉伸强度和比重的测试结果。从表3的数据可以看出，采用CC-6000A和复合轻质纳米钙制备的薄膜的光泽度和比重是一致的，光泽度比GY-616制备的薄膜要高，比重比GY-616制备的薄膜要低。表面光泽度和比重主要是与碳酸钙的比表面积有关，比表面积越大，光泽度越高，比重越低。虽然复合轻质纳米钙的比表面积大，但由于其颗粒团聚较严重，应用于PVC压延膜中其光泽和比重与CC-6000A是一致的。三种碳酸钙制备的薄膜的拉伸强度，CC-6000A最大，复合轻质纳米钙最低，这与碳酸钙的吸油值、分散性都有着较大的关系，而CC-6000A其分散性好，吸油值低，因此，其制备的薄膜的拉伸强度要高。

2.2.3 制备的薄膜的遮盖性能

遮盖力是指薄膜遮盖被覆盖物底色的能力。本实验中采用对比率和光密度值表征薄膜遮盖力的强弱。将制备的薄膜膜放在黑白卡纸上，使用反射率测定仪分别测定反射率，黑底与白底的反射率比值为对比率。对比率越大，遮盖力越好[4]。光密度值是材料遮光能力的表征，表示薄膜吸收掉的光密度，光密度值越大，遮盖力越好[5]。

图1 碳酸钙对薄膜对比率和光密度值的影响

图1是三种碳酸钙对薄膜对比率和光密度值的影响图。从图1结果可以看出，采用CC-6000A制备的薄膜的对比率和光密度值最大，说明CC-6000A制备的薄膜的遮盖力最好，这也说明，CC-6000A具有较好的分散性和遮盖力。

2.2.4 制备的薄膜的耐热性

图2 GY-616制备薄膜的耐热性

图3 CC-6000A制备薄膜的耐热性

图4 复合轻质纳米钙制备薄膜的耐热性

图2～图4是三种碳酸钙制备的薄膜的静态耐热性测试拍照结果。从图2结果可以看出，采用GY-616制备的薄膜在老化试验箱中保温60min时，薄膜颜色开始变黄，随着保温时间延长，其黄变现象越严重。从图3结果可以看出，采用CC-6000A制备的薄膜在老化试验箱中保温至80min时，薄膜的颜色基本保持不变。从图4结果可以看出，采用复合轻质纳米钙制备的薄膜在老化试验箱中保温至40min时，薄膜开始轻微变黄，随着保温时间延长，黄变现象越严重。分析原因可能是复合轻质纳米钙中有机助剂的存在，在受热保温的过程中分解产生黄变；GY-616在生产加工过程添加的分散研磨助剂，在受热保温的过程中也产生了黄变；CC-6000A由于采用湿法加工工艺，在干燥的过程中已经将小分子物质挥发了，其耐热性要好。综上分析，采用CC-6000A制备的薄膜的耐热性要好。

2.3 湿法超白超细碳酸钙应用于车贴膜中的性能研究

2.3.1 车贴膜配方

表4 制备车贴膜配方

为了考察湿法超白超细碳酸钙(CC-6000A)应用于车贴膜中的性能影响，实验组选取了CC-6000A与复合轻质纳米钙对比，按表4配方扩大5倍在双辊开炼机上混炼成厚度10μm薄膜进行性能测试。

2.3.2 车贴膜的光泽、强度和比重指标

表5 不同配方体系对车贴膜性能的影响

表5是不同配方体系下制备的车贴膜光泽度、拉伸强度和比重的测试结果。从表5的结果可以看出，配方1制备的车贴膜的光泽度和拉伸强度比配方3制备的要高，比重两者一样；配方2制备的车贴膜的光泽度和拉伸强度比配方4制备的要高，比重两者一样。可见，在相同的添加量时，采用CC-6000A体系制备的车贴膜光泽度和拉伸强度要高于复合轻质纳米钙。

图5是不同配方体系对车贴膜对比率和光密度值的影响。从图5的结果可以看出，配方1制备的车贴膜的对比率和光密度值比配方3制备的要高；配方2制备的车贴膜的对比率和光密度值比配方4制备的要高。在相同的添加量的情况下，采用CC-6000A体系制备的车贴膜的对比率和光密度值要比复合轻质纳米钙要高，其遮盖力要好。

2.3.3 车贴膜膜的遮盖性能

图5 不同配方体系对车贴膜对比率和光密度值的影响

2.3.4 制备的车贴膜的耐热性

图6 配方1制备的车贴膜的耐热性

图7 配方2制备的车贴膜的耐热性

图8 配方3制备的车贴膜的耐热性

图9 配方4制备的车贴膜的耐热性

图6～图9是不同配方体系制备的车贴膜的静态耐热性测试拍照结果。从图6和图7结果可以看出，配方1和配方2制备的车贴膜在老化试验箱中保温至80min时，薄膜的颜色基本保持不变。从图8结果可以看出，配方3制备的车贴膜在老化试验箱中保温至60min时，薄膜开始轻微变黄，随着保温时间延长，黄变现象越严重。从图9结果可以看出，配方4制备的车贴膜在老化试验箱中保温至40min时，薄膜开始轻微变黄，随着保温时间延长，黄变现象越严重。综上分析，配方体系中采用CC-6000A制备的车贴膜的耐热性要优于复合轻质纳米钙制备的车贴膜。

3 结论

(1)湿法超白超细碳酸钙CC-6000A粒径分布窄，吸油值低，团聚少，分散性和流动性好。

(2)采用基础配方制备PVC压延膜，CC-6000A制得的压延膜光泽度和比重与复合轻质纳米钙一致；遮盖力和耐热性和拉伸强度要优于复合轻质纳米钙。

(3)应用于车贴膜中，CC-6000A体系制备的车贴膜光泽度、拉伸强度、遮盖力和耐热性都优于复合轻质纳米钙，比重一致。