Cómo aumentar la dureza de los productos plásticos

El carbonato de calcio, un relleno inorgánico, se ha utilizado en empastes de plástico durante muchos años. En el pasado, con el objetivo principal de reducir costos, el carbonato de calcio se usaba ampliamente como relleno y lograba buenos resultados. En los últimos años, con su uso generalizado en producción y un gran número de estudios, se ha comprobado que rellenar una gran cantidad de carbonato cálcico no reduce significativamente las prestaciones del producto, e incluso mejora notablemente algunos aspectos, como las propiedades mecánicas. y propiedades térmicas.

Descripción general del carbonato de calcio:

Hay dos tipos de carbonato de calcio que se utilizan como rellenos en plásticos: calcio pesado y calcio ligero. Debido a los diferentes métodos de preparación, el carbonato de calcio ligero es de gran tamaño y liviano. De hecho, no hay mucha diferencia de densidad entre los dos.

(1) Carbonato cálcico ligero. En términos generales, el carbonato de calcio ligero se refiere a productos ordinarios que cumplen con el estándar nacional GB4794-84, con una densidad de 2,4~2,7 g/cm3, un diámetro largo de 5~12 μm, un diámetro corto de 1~3 μm y una partícula promedio. tamaño de 2 ~ 3 micrones... El método de carbonización es el método principal para producir calcio ligero en la industria, es decir, piedra caliza CaCO3-△- piedra caliza CaO-H2O-cal apagada Ca(OH)2-CO2-calcio ligero CaCO3.

(2) Carbonato cálcico pesado. Se puede obtener moliendo y clasificando minerales de carbonato de calcio naturales como calcita, mármol y tiza. En la actualidad, el carbonato de calcio pesado para plásticos se fabrica principalmente a partir de calcita como materia prima. Las propiedades físicas de la calcita: densidad 2,60 ~ 2,75 g/cm3, dureza (Mohs) 3, solubilidad (18 °C) 0,0013 g/100 g de agua, temperatura de descomposición 900 °C. El carbonato de calcio pesado alguna vez se conoció como polvo de una sola mosca (malla 200), polvo de doble mosca (malla 320), polvo de cuatro moscas (malla 400) y polvo de calcita. Actualmente no existe un estándar nacional o industrial para el carbonato de calcio pesado para relleno de plástico, pero cada empresa tiene sus propios estándares empresariales de productos o indicadores de control. Mi país es rico en recursos de carbonato de calcio, en casi todo el país, siendo Sichuan y Guangxi las mayores reservas. Según las estadísticas, actualmente hay más de 500 empresas que producen carbonato de calcio en mi país. Para satisfacer la demanda del mercado de carbonato de calcio en las industrias de plásticos, papel y revestimientos, en los últimos años se han introducido o se han desarrollado por cuenta propia muchos nuevos equipos y líneas de producción para producir carbonato de calcio fino, ultrafino y nanométrico. En la actualidad, existen en mi país 16 líneas de producción de nanocarbonato de calcio con una producción anual de más de 3.000 toneladas. En el uso real, el carbonato de calcio generalmente no se agrega directamente a los plásticos. Para dispersar el carbonato de calcio de manera uniforme en el plástico y optimizar su rendimiento, primero es necesario activar la superficie del carbonato de calcio. De acuerdo con el proceso de moldeo y los requisitos de rendimiento del producto plástico final, se selecciona carbonato de calcio de un cierto tamaño de partícula, se activa con aditivos como agente de acoplamiento, dispersante, lubricante, etc., luego se mezcla con una cierta cantidad de resina portadora y luego se extruye con una extrusora de doble tornillo. Después de la granulación, se obtiene la mezcla madre de película de carbonato de calcio. Generalmente, el contenido de carbonato de calcio en la mezcla maestra es del 80% en peso, el contenido total de varios aditivos es de aproximadamente el 5% en peso y la resina portadora es del 15% en peso.

La adición de carbonato cálcico puede reducir considerablemente el coste de los plásticos. El carbonato de calcio es sumamente abundante en reservas y muy sencillo de preparar, por lo que resulta muy económico. Por ejemplo, los precios de los carbonatos de calcio más utilizados en rellenos de plástico (especialmente carbonato de calcio pesado blanco con una blancura de 95 y un contenido de calcio de 99): (325 ~ 400 malla 120 yuanes) - (600 malla 280 yuanes) - (800 malla 320 yuanes)-(1250 malla 650 yuanes)/t, de fábrica. Después del tratamiento de activación superficial, el precio también ronda los 2.000 yuanes por tonelada y las partículas de plástico (polietileno) son relativamente caras. El precio del polietileno (incluido el negro de humo), un material especial para tuberías, es de más de 9.000 yuanes por tonelada en el país y en el extranjero, y existe una gran diferencia de precio entre ambos. Cuanto más carbonato de calcio se agregue al plástico, menor será el costo. Por supuesto, el carbonato de calcio no se puede añadir en cantidades ilimitadas. Teniendo en cuenta la dureza de los productos plásticos, la cantidad de relleno de carbonato de calcio generalmente se controla dentro del 50% en peso (datos proporcionados por los fabricantes de rellenos de carbonato de calcio). Para la producción de tubos compuestos de plástico y acero y plástico, el plástico es la principal materia prima. Reducir sustancialmente el costo del plástico sin duda reducirá en gran medida los costos de producción y ayudará a aumentar las ganancias.

Modificación del carbonato de calcio;

El carbonato de calcio pesado puede aumentar el volumen de los productos plásticos, reducir costos, aumentar la dureza y la rigidez, reducir la contracción de los productos plásticos y mejorar la estabilidad dimensional; Mejora la procesabilidad, la resistencia al calor, el astigmatismo, la resistencia al rayado y la suavidad de los plásticos. Al mismo tiempo, también tiene un impacto significativo en el efecto de endurecimiento de la resistencia al impacto con muescas y la viscosidad durante el proceso de mezcla.

1 Propiedades mecánicas Después del llenado con carbonato de calcio, la dureza y rigidez de los productos plásticos aumentarán debido a la alta dureza del carbonato de calcio, y se mejorarán las propiedades mecánicas. Se mejoran la resistencia a la tracción y la resistencia a la flexión del producto y se mejora significativamente el módulo elástico de los productos plásticos. En comparación con el FRP, su resistencia a la tracción, resistencia a la flexión y módulo de flexión son aproximadamente los mismos que los del FRP, y la temperatura de deformación por calor es generalmente más alta que la del FRP. La única diferencia es que tiene una menor resistencia al impacto con muescas, pero este inconveniente se puede superar añadiendo una pequeña cantidad de fibras de vidrio cortas. Para las tuberías, el llenado de carbonato de calcio puede mejorar varios indicadores, como la resistencia a la tracción, la resistencia a la indentación de las bolas de acero, la resistencia al impacto con muescas, la viscosidad y la resistencia al calor. Pero al mismo tiempo, reducirá varios indicadores de tenacidad, como el alargamiento a la rotura, el agrietamiento rápido y la resistencia al impacto de vigas simplemente apoyadas.

2 Propiedades térmicas Después de agregar rellenos, debido a la buena estabilidad térmica del carbonato de calcio, el coeficiente de expansión térmica y la tasa de contracción del producto se pueden reducir en todos los aspectos, a diferencia de los termoplásticos reforzados con fibra de vidrio que tienen una contracción diferente. tarifas en diferentes aspectos. Después de agregar rellenos, se puede reducir la deformación y flexión del producto, que es la característica más importante en comparación con los rellenos de fibra.

A medida que aumenta el relleno, aumenta la temperatura de distorsión por calor del producto.

3. Los rellenos radiactivos tienen cierta capacidad para absorber los rayos y, en general, pueden absorber del 30% al 80% de los rayos ultravioleta incidentes para evitar el envejecimiento de los productos plásticos.

4 El tamaño de partícula del carbonato de calcio especialmente modificado para carbonato de calcio ultrafino también se puede convertir en una variedad de tamaños. El carbonato de calcio con un tamaño de partícula de 0,1 ~ 1 μm se denomina fino, el carbonato de calcio con un tamaño de partícula de 0,1 ~ 0,02 μm se denomina ultrafino y el tamaño de partícula ≤0,02 μm se denomina ultrafino. El relleno de plásticos con carbonato de calcio ultrafino o más fino tiene un efecto especial en el cambio del rendimiento del producto. La rigidez y la tenacidad son dos indicadores de rendimiento importantes de los productos plásticos. Cómo garantizar que los productos plásticos tengan buena rigidez y tenacidad al mismo tiempo ha sido uno de los temas importantes en la investigación en ciencia de materiales durante mucho tiempo.

Para mejorar la dureza de los productos plásticos, generalmente se agrega caucho o elastómero, que puede lograr el propósito de endurecimiento y modificación, pero daña la valiosa rigidez del material y el rendimiento del procesamiento y el calor. La resistencia del material se reducirá. En la década de 1990, se descubrió mediante una gran cantidad de experimentos que la rigidez de los plásticos no se había destruido y que la tenacidad también había mejorado considerablemente, que se podía aumentar de 2 a 3 veces. Esto cambia la situación en la que las propiedades mecánicas de los plásticos modificados deben sacrificarse a expensas del llenado temprano. Las propiedades mecánicas de los plásticos modificados disminuyen a medida que aumenta la cantidad de relleno. En el pasado, los agentes de acoplamiento como aluminatos, titanatos, silanos y fosfitos ácidos se usaban generalmente para activar la superficie de cargas inorgánicas, que se mezclaban con resinas portadoras y lubricantes y luego se activaban en estado fundido. El nuevo proceso de tratamiento de activación superficial no sólo utiliza un agente de acoplamiento, sino que también agrega una cierta cantidad de plastificante, compatibilizador y dispersante de acuerdo con el proceso de moldeo y los requisitos de rendimiento del producto plástico final, y lo recubre en frío a temperatura ambiente en una temperatura alta. -máquina mezcladora.