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無水硫酸鈣粉體填料在PVC中的應用綜述

荊門(men)市磊鑫石膏(gao)制品有限公司

PVC主(zhu)要成(cheng)分(fen)為聚氯乙烯，色(se)澤(ze)鮮艷、耐腐蝕、牢固耐用(yong)。它是當今世上深受喜愛(ai)、頗(po)為流行并(bing)且也被廣泛應用(yong)的一種(zhong)合(he)成(cheng)材料。PVC 是應(ying)用最廣泛的熱塑性樹脂，可以制造(zao)強度和硬度很(hen)大的硬質制品如管材和管件、門窗(chuang)和包裝片材，也可以加入增塑劑制造(zao)非常柔軟的制品如薄膜(mo)、片材、電線電纜、地板、合(he)成革、涂層和其它消(xiao)費(fei)性產品。

但(dan)是(shi)任何產品都不可能是(shi)完(wan)美無(wu)缺的，在PVC制品(pin)（或材(cai)料(liao)(liao)(liao)）成型加工過程中，有(you)相當一(yi)(yi)部(bu)分產(chan)品(pin)要(yao)使用粉(fen)體(ti)填料(liao)(liao)(liao)已是(shi)不爭的(de)(de)事(shi)實。一(yi)(yi)方面(mian)合(he)理恰(qia)當的(de)(de)使用相對廉價的(de)(de)粉(fen)體(ti)填料(liao)(liao)(liao)可實現(xian)增量，降(jiang)低(di)原材(cai)料(liao)(liao)(liao)成本的(de)(de)目的(de)(de)；另(ling)一(yi)(yi)方面(mian)也是(shi)目前(qian)備(bei)受關注的(de)(de)就是(shi)按人么(me)的(de)(de)愿望改善某些方面(mian)的(de)(de)物理化(hua)學(xue)性能(neng)或賦予其新的(de)(de)功(gong)能(neng)，從而使粉(fen)體(ti)填料(liao)(liao)(liao)從單純(chun)的(de)(de)增量劑(ji)變為改性劑(ji)和功(gong)能(neng)劑(ji)[1]。

無水硫(liu)酸(suan)鈣(gai)為硫(liu)酸(suan)鹽，比一般的活性(xing)(xing)鈣(gai)具有更獨特的耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)(xing)能。同時無(wu)水硫(liu)酸(suan)鈣(gai)能夠改善(shan)高聚物的機械強度(du)、耐(nai)熱性(xing)(xing)及尺寸(cun)穩定性(xing)(xing)等(deng)。因(yin)而(er)，在填料市場具有突出的競爭優勢^[2]。有相當一部分研究證明無(wu)水(shui)硫酸鈣(gai)應用在PVC中是可行的。

1．無水硫酸鈣簡介

硫酸(suan)鈣(gai)俗稱石膏(gao)，無水(shui)硫酸(suan)鈣(gai)分子式為CaSO₄，主要(yao)有兩(liang)種形成(cheng)方(fang)式：一種是天然(ran)形成(cheng)的硬石膏（主要(yao)成(cheng)分為CaSO₄）；另一種(zhong)為以二水硫酸鈣(gai)為原料煅燒(shao)制得(de)。

2．無水硫酸(suan)鈣同其它粉體填料的性能(neng)差異

我國硫(liu)酸(suan)鈣（石膏）礦(kuang)的儲量(liang)豐(feng)富，位居世界各國(guo)儲量(liang)的前列。作為無機非金屬填(tian)(tian)料(liao)(liao)的一種，硫(liu)酸(suan)鈣也有著廣泛的應用。填(tian)(tian)料(liao)(liao)性能的好(hao)壞往往取決于填(tian)(tian)料(liao)(liao)本身的性質，下表(biao)是幾種常見填(tian)(tian)料(liao)(liao)（碳酸(suan)鈣、滑石粉(fen)(fen)、鈦白粉(fen)(fen)）同硫(liu)酸(suan)鈣的對比^[3]：

3．無水硫(liu)酸(suan)鈣在PVC中的應用(yong)

無水硫(liu)酸鈣在PVC中的應用(yong)主要有以下兩種：

3.1作為填(tian)充料添(tian)加到(dao)PVC材料(liao)中

由于(yu)硫酸(suan)鈣硬度（莫氏(shi)硬度2-3）比碳(tan)酸(suan)鈣硬(ying)度（莫氏硬(ying)度3-4）低，因而(er)對加工機械(xie)的磨(mo)損少，如添加于(yu)發泡PVC中和硬質PVC中，擠(ji)壓時(shi)比用碳酸鈣(gai)填料更(geng)加順暢(chang).此外，使用硫酸鈣(gai)填料可(ke)以(yi)得到均勻(yun)的發(fa)泡(pao)晶粒[4]。

……

同時，無水硫酸鈣粉(fen)體(ti)作為(wei)填料除了可(ke)以(yi)降低成本外還可(ke)以(yi)改善(shan)制品(pin)的硬度、彈性模(mo)量(liang)、尺(chi)寸(cun)穩定性和熱變形溫度等^[2]。

3.2制(zhi)備色母粒時部分(fen)替(ti)代鈦白(bai)粉

色母粒一般由三部(bu)分組(zu)成，即(ji)著色劑、載體、分散劑，通(tong)過高速混煉機混煉后、破碎，擠出拉(la)成粒。色母粒在PVC加(jia)工過程(cheng)中(zhong)具有濃(nong)度高、分散性好、清潔等(deng)顯著的 優點。

……

由(you)于硫酸鈣具有(you)很高的白(bai)度（能達到98，接近鈦白粉），良好的(de)(de)油分(fen)散性、優(you)異的(de)(de)耐候性以及均勻的(de)(de)粒度分(fen)布等，……

4．無水硫酸鈣粉體填料應用到PVC制品中的影響因素

對于同(tong)一種(zhong)無水(shui)硫(liu)酸鈣(gai)填料，影(ying)響其填充效果(guo)的(de)(de)因(yin)(yin)素(su)有很(hen)多，其中主(zhu)要的(de)(de)因(yin)(yin)素(su)有填料的(de)(de)純(chun)度、粒徑大小以(yi)、粒徑分布以(yi)及(ji)填料的(de)(de)表(biao)面性質等。

4.1無水硫酸鈣(gai)粉體填料純(chun)度的影響

填(tian)料的(de)(de)(de)純度對(dui)填充或(huo)替(ti)代的(de)(de)(de)效果影響(xiang)至(zhi)關重要(yao)，因為(wei)在選擇某種填料時都是因為(wei)填料本身所具有的(de)(de)(de)特殊性質。若是填料中雜(za)質越(yue)(yue)多(duo)，則往(wang)(wang)往(wang)(wang)達不到(dao)人們(men)對(dui)填料所預期的(de)(de)(de)效果。由于生產技術(shu)的(de)(de)(de)發展，硫酸(suan)鈣晶須的(de)(de)(de)應(ying)用也越(yue)(yue)來越(yue)(yue)得(de)到(dao)人們(men)的(de)(de)(de)青睞，但是硫酸(suan)鈣晶須目前多(duo)采用工業石膏制得(de)，一(yi)般的(de)(de)(de)硫酸(suan)鈣晶須中往(wang)(wang)往(wang)(wang)會含有較多(duo)的(de)(de)(de)F及Pb等(deng)有害物質。

4.2無水(shui)硫酸鈣粉體填料粒徑的(de)影響(xiang)

從理(li)論上講無水(shui)硫(liu)酸鈣粉(fen)體填料與PVC基體(ti)材料(liao)的(de)重量比(bi)一定時(shi)，填料(liao)的(de)粒徑越小(xiao)，填充PVC材料的力學性能越好，但這要以硫酸鈣填(tian)料在PVC基體中均勻分散且硫(liu)酸鈣填(tian)料顆粒與PVC高分子材料(liao)之間有良好的界面為前提(ti)。另一方面，無水硫酸鈣填料(liao)顆粒越細，由于物(wu)質(zhi)(zhi)表(biao)面性質(zhi)(zhi)所決定就(jiu)越容易凝(ning)聚在一起，如果(guo)在PVC基體(ti)中不(bu)能分散(san)開來(lai)，而是以凝聚(ju)體(ti)（團粒）存在(zai)，那將成(cheng)為填充材料(liao)中最致命的環節，成(cheng)為引起PVC材料破壞致(zhi)命的缺(que)陷，還不如直(zhi)接使(shi)用和團粒尺寸同樣(yang)大(da)小的粗(cu)顆粒填料。

硫酸鈣晶(jing)須具有良好(hao)的長(chang)徑比（30-80），添加到(dao)塑料制品中會有更優異(yi)的(de)性(xing)能，但是無(wu)(wu)水(shui)硫酸(suan)鈣晶須(xu)價格要比無(wu)(wu)水(shui)硫酸(suan)鈣粉體填(tian)料貴(gui)很多。

4.3無水(shui)硫酸(suan)鈣粉體填料(liao)粒(li)度(du)分(fen)布(bu)的影響

……

4.4無水硫酸鈣粉體填(tian)料表面(mian)改(gai)性的影響

對粉體填料……在PVC制品中使用(yong)硫酸(suan)鈣(gai)粉體填料，是(shi)否需要(yao)對硫酸(suan)鈣(gai)粉體填料進(jin)行表面(mian)改性還需要(yao)具體問題具體對待^[1]。

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5．小結

無(wu)水硫酸(suan)(suan)鈣(gai)填料純度高(gao)、白(bai)度好(hao)、耐熱性(xing)、耐酸(suan)(suan)堿(jian)性(xing)、可塑性(xing)、介電性(xing)、分散性(xing)和(he)流(liu)動(dong)性(xing)均優異(yi)，可替(ti)代碳酸(suan)(suan)鈣(gai)、二(er)氧化硅、粘土、硫酸(suan)(suan)鋇等(deng)用作(zuo)PVC的(de)填(tian)料(liao)(liao)，以(yi)達到增量補強(qiang)的(de)目的(de)。同(tong)時，在替代(dai)鈦(tai)白(bai)(bai)粉(fen)作為白(bai)(bai)色顏料(liao)(liao)方面的(de)功能也(ye)在逐漸被(bei)人們認識(shi)。研究硫酸(suan)鈣粉(fen)體填(tian)料(liao)(liao)的(de)應用(yong)，對改進填(tian)充材料(liao)(liao)配方設計(ji)、完善(shan)填(tian)充工藝具有重(zhong)要的(de)指(zhi)導意義(yi)和(he)經濟效益(yi)。在國內，對硫酸(suan)鈣填(tian)料(liao)(liao)的(de)應用(yong)研究還(huan)(huan)處(chu)于初(chu)級階段(duan)，還(huan)(huan)需要許(xu)多人的(de)共同(tong)努力。

參考(kao)文獻：

[1] 劉英俊.粉體填料(liao)在(zai)塑料(liao)中(zhong)的應用(yong)現(xian)狀及面臨問題(ti)[J] .塑料加工,2002,35(1).

[2] 李宏武,潘靜懿,盧尚琨,張蓓蓓,溫德力,徐衛兵.硬石(shi)膏的(de)改性(xing)及其在塑料中的(de)應(ying)用[J].中國粉體技術,2008,14.

[3] 程斌,于運(yun)花,黃玉強.填料手冊第二版(ban)[M] .中國石化出版社,2003.

[4] 蘇威.硫(liu)酸鈣填料(liao)[J] .化工工業,1986,(5):74-76.

[5] 楊森.聚合物/硬石膏復合材料性能(neng)研究[D] .合肥(fei)工業大學,2007.