Ces dernières années, avec le développement rapide de carbonate de calcium technologie de traitement et le développement rapide de la technologie de modification du carbonate de calcium.
Le carbonate de calcium permet de réduire le coût des produits tout en améliorant nombre de leurs propriétés, dont certaines sont uniques. Avec la maturité de la technologie du micro-moussage et le succès de la technologie du carbonate de calcium creux, la technologie d'allègement des composites à base de carbonate de calcium entrera bientôt dans la production industrielle. Le carbonate de calcium, autrefois charge traditionnelle, est devenu un nouveau modificateur.
Avantages environnementaux du carbonate de calcium
Économiser les ressources pétrolières
En supposant une teneur en carbonate de calcium de 30% dans le PE,
La production annuelle de sacs d'emballage en plastique est de 3 millions de tonnes. Cela permet d'économiser 900 000 tonnes de résine à base de pierre et de réduire la consommation de pétrole de 2,7 millions de tonnes.
Performance environnementale
L'ajout de carbonate de calcium aux sacs poubelles en plastique lors de l'incinération peut accélérer la combustion et en réduire le temps. Le carbonate de calcium se dilate lorsqu'il est chauffé, créant de minuscules trous qui augmentent la surface exposée à l'oxygène, accélérant ainsi la combustion.
Par exemple, un film de polyéthylène contenant du carbonate de calcium 30% brûle en 4 secondes, contre 12 secondes pour un film plastique pur. Le carbonate de calcium agit comme une mèche, favorisant une combustion plus complète et réduisant les émissions de fumée noire. L'alcalinité du carbonate de calcium absorbe les gaz acides, réduisant ainsi les fumées toxiques et les risques de pluies acides.
Le Japon exige l'utilisation de carbonate de calcium 30% dans les sacs plastiques incinérés. Les sacs remplis de carbonate de calcium brûlent plus rapidement, génèrent moins de chaleur, ne gouttent pas et ne produisent pas de fumée noire, réduisant ainsi la pollution secondaire. Ils protègent également l'incinérateur des dommages.
Universel modification effets du carbonate de calcium
Améliorer la rigidité des matériaux composites
Le carbonate de calcium améliore la résistance à la flexion, le module de flexion, la dureté et la résistance à l'usure des composites. Pour les films plastiques, la rigidité accrue du composite améliore considérablement la rigidité du film. Cela permet au film de rester plat et d'éviter le gondolage.
Amélioration de la stabilité dimensionnelle des matériaux composites
L'amélioration de la stabilité dimensionnelle se traduit par une réduction du retrait, du gauchissement, du coefficient de dilatation linéaire et du fluage. Le remplissage en carbonate de calcium améliore considérablement la stabilité dimensionnelle et favorise l'isotropie.
Améliorer la résistance à la chaleur des matériaux composites
Le carbonate de calcium améliore la stabilité thermique des composites en absorbant les substances favorisant la décomposition. Par exemple, la stabilité thermique des composites PBAT/carbonate de calcium est nettement supérieure à celle du PBAT pur. Dans les produits en PVC, l'ajout de carbonate de calcium léger absorbe l'acide chlorhydrique généré lors de la décomposition, améliorant ainsi considérablement la stabilité thermique du PVC lors de sa transformation.
Améliorer la résistance à la déchirure du film
Le carbonate de calcium améliore la stabilité thermique des composites en absorbant les substances favorisant la décomposition. Par exemple, la stabilité thermique des composites PBAT/carbonate de calcium est nettement supérieure à celle du PBAT pur. Dans les produits en PVC, l'ajout de carbonate de calcium léger absorbe l'acide chlorhydrique généré lors de la décomposition, améliorant ainsi considérablement la stabilité thermique du PVC lors de sa transformation.
Améliorer la résistance à la déchirure du film
Les films plastiques classiques présentent l'inconvénient d'une résistance longitudinale élevée et d'une faible résistance transversale, notamment les films polyester aliphatique PBS, PLA et PHA. L'ajout de carbonate de calcium augmente l'isotropie du composite et améliore considérablement sa résistance à la déchirure.
Propriétés spéciales modifiées du carbonate de calcium
Effets sur les propriétés de traction et d'impact
Tous les carbonates de calcium n'améliorent pas la résistance à la traction et aux chocs. L'effet dépend de la granulométrie et du traitement de surface du carbonate de calcium.
La granulométrie du carbonate de calcium influence son effet modificateur sur le plastique. En général, des particules de moins de 1 000 mesh sont utilisées pour une modification progressive. Les particules de 1 000 à 3 000 mesh, dont la teneur est inférieure à 10%, ont un effet modificateur. Les particules de plus de 5 000 mesh sont du carbonate de calcium fonctionnel, avec des effets modificateurs significatifs. Elles peuvent améliorer la résistance à la traction et aux chocs.
Le traitement de surface du carbonate de calcium affecte également ses performances. Un traitement approprié du carbonate de calcium peut améliorer la résistance à la traction et aux chocs des composites.
Grâce au développement continu de la théorie des composites organiques/inorganiques, le CaCO3 est passé du statut de simple charge à celui de matériau fonctionnel. Par exemple, les composites homopolymères PP/CaCO3 fabriqués à partir de carbonate de calcium présentent une résistance aux chocs entaillés plus de deux fois supérieure à celle du plastique de base.
Suppression de la fumée pendant la combustion
Le CaCO3 possède d'excellentes propriétés antifumée. Il réagit avec les halogénures d'hydrogène présents dans la fumée et les capture pour former du CaCl2 stable. Les polymères produisant des halogénures d'hydrogène lors de la combustion, tels que le chlorure de vinyle, le polyéthylène chlorosulfoné et le néoprène, peuvent utiliser le CaCO3 comme antifumée. La combustion étant une réaction hétérogène solide-gaz se produisant uniquement à la surface des particules solides, la granulométrie du CaCO3 devient un facteur crucial pour l'extinction des fumées. Les particules plus petites ont une surface spécifique beaucoup plus grande, et le carbonate de calcium plus fin offre une meilleure extinction des fumées.
Agent antiadhésif
Le film tubulaire soufflé contenant du carbonate de calcium présente de bonnes propriétés d'ouverture et ne colle pas lorsqu'il est enroulé. Le carbonate de calcium agit comme agent d'ouverture.
Augmenter la conductivité thermique
L'ajout de carbonate de calcium augmente la conductivité thermique du film, permettant ainsi un refroidissement plus rapide des bulles de film soufflé, améliorant ainsi l'efficacité de la production et augmentant le rendement de l'extrudeuse. Par exemple, en ajoutant du carbonate de calcium léger 25% à des feuilles de PVC, le chauffage à 200 °C ne prend que 3,5 secondes, contre 10,8 secondes pour des feuilles de PVC pur, soit une conductivité thermique multipliée par trois.
Améliorer la liquidité
Le carbonate de calcium améliore la fluidité du système composite, réduisant la viscosité à l'état fondu et le couple de l'extrudeuse. Cela augmente le rendement de l'extrudeuse et améliore l'efficacité de la production. Les différents types de carbonate de calcium ont des effets différents sur la fluidité. L'ordre de fluidité est le suivant : calcite de grande taille > CaCO3 pour le marbre, dolomite > calcite de petite taille > CaCO3 pour les matériaux légers.
Performances de correspondance des couleurs
Le carbonate de calcium blanc peut remplacer certains pigments blancs, comme le dioxyde de titane, permettant ainsi de réduire le coût de ce dernier. Le carbonate de calcium calcite de grande taille, grâce à sa blancheur élevée et à sa forte opacité, devient le choix privilégié.
Respirabilité accrue
Les films plastiques chargés de carbonate de calcium créent de minuscules pores lors de l'étirement, laissant passer la vapeur d'eau mais bloquant l'eau liquide. Ils conviennent donc parfaitement aux produits plastiques respirants. Un film respirant classique est obtenu en ajoutant de grandes quantités de carbonate de calcium et en l'étirant. Pour la production de films respirants, on choisit généralement du carbonate de calcium d'une maille de 3000.
et la distribution granulométrique doit être très étroite.
Promouvoir les performances de dégradation des produits
Lorsque des sacs en polyéthylène contenant du carbonate de calcium sont enterrés, ce dernier peut réagir avec le dioxyde de carbone et l'eau pour former du Ca(HCO3)2 hydrosoluble. Le bicarbonate de calcium se détache alors du film, laissant de minuscules trous. Ces trous augmentent la surface du film plastique exposée à l'air et aux micro-organismes, favorisant ainsi la dégradation du produit.
Conclusion
L'effet de modification positif du carbonate de calcium améliore considérablement sa valeur applicative grâce à la fonctionnalisation de surface et à la synergie avec les composites. Grâce aux avancées réalisées dans les domaines des nanotechnologies, de la modification des tensioactifs et des revêtements polymères, le carbonate de calcium modifié présente un fort potentiel pour les plastiques, le caoutchouc, les revêtements et les matériaux de construction.
Il améliore les propriétés mécaniques, le flux de traitement et l'expansion fonctionnelle.
Cette stratégie de modification verte et efficace réduit les limites des charges traditionnelles et fournit une solution économique et respectueuse de l’environnement pour améliorer les performances des matériaux.
À l'avenir, grâce à des recherches approfondies sur les technologies de modification de précision, le carbonate de calcium devrait réaliser des avancées majeures. Ces avancées concerneront des domaines émergents comme les nouveaux matériaux énergétiques et les vecteurs biomédicaux. Cela continuera d'inciter les industries à accroître leurs performances et à favoriser le développement durable.
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