Nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento de carbonato de cálcio tecnologia de processamento e o avanço no desenvolvimento da tecnologia de modificação de carbonato de cálcio.
O carbonato de cálcio pode reduzir o custo dos produtos, ao mesmo tempo em que melhora muitas de suas propriedades, e algumas de suas propriedades são únicas. À medida que a tecnologia de microespuma amadurece e a tecnologia de carbonato de cálcio oco tem sucesso, a tecnologia de redução de peso de compósitos de carbonato de cálcio logo entrará na produção industrial. O carbonato de cálcio se transformou de um enchimento tradicional em um novo modificador.
Benefícios ambientais do carbonato de cálcio
Economize recursos petrolíferos
Assumindo o teor de carbonato de cálcio 30% no PE,
a produção anual de sacos plásticos para embalagens é de 3 milhões de toneladas. Isso pode economizar 900.000 toneladas de resina à base de pedra e reduzir o consumo de óleo em 2,7 milhões de toneladas.
Desempenho ambiental
Adicionar carbonato de cálcio a sacos plásticos de lixo durante a incineração pode aumentar a velocidade da combustão e encurtar o tempo de queima. O carbonato de cálcio se expande quando aquecido, criando pequenos buracos, que aumentam a área de superfície exposta ao oxigênio, acelerando a combustão.
Por exemplo, o filme de polietileno com carbonato de cálcio 30% queima em 4 segundos, comparado a 12 segundos para filme plástico puro. O carbonato de cálcio atua como um pavio, promovendo uma combustão mais completa e reduzindo as emissões de fumaça preta. A alcalinidade do carbonato de cálcio absorve gases ácidos, reduzindo a fumaça tóxica e diminuindo as chances de chuva ácida.
O Japão exige carbonato de cálcio 30% em sacos plásticos incinerados. Sacos cheios de carbonato de cálcio queimam mais rápido, geram menos calor, não pingam e não produzem fumaça preta, reduzindo a poluição secundária. Eles também protegem o incinerador contra danos.
Universal modificação efeitos do carbonato de cálcio
Melhorando a rigidez de materiais compósitos
O carbonato de cálcio melhora a resistência à flexão, o módulo de flexão, a dureza e a resistência ao desgaste dos compósitos. Para filmes plásticos, a rigidez aumentada do compósito aumenta significativamente a rigidez do filme. Isso ajuda o filme a permanecer plano e evita o enrolamento.
Melhorando a estabilidade dimensional de materiais compósitos
A estabilidade dimensional melhorada é refletida na redução de encolhimento, empenamento, coeficiente de expansão linear e fluência. O enchimento de carbonato de cálcio melhora significativamente a estabilidade dimensional e promove isotropia.
Melhorando a resistência ao calor de materiais compósitos
O carbonato de cálcio melhora a estabilidade térmica dos compósitos ao absorver substâncias que promovem a decomposição. Por exemplo, a estabilidade térmica dos compósitos PBAT/carbonato de cálcio é significativamente maior do que o PBAT puro. Em produtos de PVC, adicionar carbonato de cálcio leve absorve ácido clorídrico gerado durante a decomposição, melhorando muito a estabilidade térmica do processamento do PVC.
Melhore a resistência ao rasgo do filme
O carbonato de cálcio melhora a estabilidade térmica dos compósitos ao absorver substâncias que promovem a decomposição. Por exemplo, a estabilidade térmica dos compósitos PBAT/carbonato de cálcio é significativamente maior do que o PBAT puro. Em produtos de PVC, adicionar carbonato de cálcio leve absorve ácido clorídrico gerado durante a decomposição, melhorando muito a estabilidade térmica do processamento do PVC.
Melhore a resistência ao rasgo do filme
Os filmes plásticos em geral têm as desvantagens de alta resistência longitudinal e baixa resistência transversal, especialmente filmes de poliéster alifático PBS, PLA, PHA. Adicionar carbonato de cálcio aumenta a isotropia do compósito e melhora significativamente a resistência ao rasgo.
Propriedades especiais modificadas do carbonato de cálcio
Efeitos nas propriedades de tração e impacto
Nem todo carbonato de cálcio melhora a resistência à tração e ao impacto. O efeito depende do tamanho da partícula e do tratamento de superfície do carbonato de cálcio.
O tamanho de partícula do carbonato de cálcio afeta seu efeito de modificação no plástico. Geralmente, partículas abaixo de 1000 mesh são usadas para modificação incremental. Partículas entre 1000 e 3000 mesh, com um conteúdo abaixo de 10%, têm algum efeito de modificação. Partículas acima de 5000 mesh são carbonato de cálcio funcional, com efeitos de modificação significativos. Elas podem melhorar a resistência à tração e ao impacto.
O tratamento de superfície do carbonato de cálcio também afeta seu desempenho. O carbonato de cálcio tratado adequadamente pode melhorar a resistência à tração e ao impacto dos compósitos.
Com o desenvolvimento contínuo da teoria de compostos orgânicos/inorgânicos, o CaCO3 evoluiu de um simples enchimento para um material funcional. Por exemplo, compostos homopolímeros PP/CaCO3 feitos com carbonato de cálcio têm uma resistência ao impacto entalhada mais do que o dobro da do plástico base.
Supressão de fumaça durante a combustão
O CaCO3 tem excelentes propriedades de supressão de fumaça. Ele funciona reagindo com haletos de hidrogênio na fumaça, capturando-os para formar CaCl2 estável. Polímeros que produzem haletos de hidrogênio durante a combustão, como cloreto de vinila, polietileno clorossulfonado e neoprene, podem usar o CaCO3 como um supressor de fumaça. Como a combustão é uma reação heterogênea sólido-gás que ocorre apenas na superfície de partículas sólidas, o tamanho da partícula do CaCO3 se torna um fator crucial para a supressão de fumaça. Partículas menores têm uma área de superfície específica muito maior, e o carbonato de cálcio mais fino produz melhor supressão de fumaça.
Agente antiadesivo
O filme tubular soprado contendo carbonato de cálcio tem boas propriedades de abertura e não gruda quando enrolado. O carbonato de cálcio atua como um agente de abertura.
Aumentar a condutividade térmica
A adição de carbonato de cálcio aumenta a condutividade térmica do filme, permitindo que a bolha do filme soprado esfrie mais rápido, melhorando a eficiência da produção e aumentando a saída da extrusora. Por exemplo, adicionando carbonato de cálcio leve 25% a folhas de PVC, o aquecimento a 200 °C leva apenas 3,5 segundos, enquanto folhas de PVC puro requerem 10,8 segundos, um aumento de três vezes na condutividade térmica.
Melhorar a liquidez
O carbonato de cálcio melhora a fluidez do sistema composto, reduzindo a viscosidade do fundido e o torque do extrusor. Isso aumenta a saída do extrusor e melhora a eficiência da produção. Diferentes tipos de carbonato de cálcio têm efeitos variados no fluxo. A ordem de fluidez é: calcita de grande porte > mármore CaCO3, dolomita CaCO3 > calcita de pequeno porte > CaCO3 leve.
Desempenho de correspondência de cores
Carbonato de cálcio de alto branco pode substituir alguns pigmentos brancos, como dióxido de titânio, economizando no custo do caro dióxido de titânio. Carbonato de cálcio de calcita de grande porte, devido à sua alta brancura e forte opacidade, torna-se a escolha preferida.
Maior respirabilidade
Filmes plásticos cheios de carbonato de cálcio criam poros minúsculos durante o alongamento, que permitem a passagem do vapor de água, mas bloqueiam a água líquida. Isso os torna adequados para produtos plásticos respiráveis. Um filme respirável típico é feito adicionando grandes quantidades de carbonato de cálcio e esticando o filme. Para produzir filmes respiráveis, o carbonato de cálcio com um tamanho de malha 3000 é geralmente escolhido,
e a distribuição do tamanho das partículas deve ser muito estreita.
Promover o desempenho de degradação do produto
Quando sacos plásticos de polietileno contendo carbonato de cálcio são enterrados no subsolo, o carbonato de cálcio pode reagir com dióxido de carbono e água para formar Ca(HCO3)2 solúvel em água. Isso faz com que o bicarbonato de cálcio saia do filme, deixando pequenos furos. Esses furos aumentam a área de superfície do filme plástico exposto ao ar e micro-organismos, promovendo a degradação do produto.
Conclusão
O efeito de modificação positiva do carbonato de cálcio aumenta significativamente seu valor de aplicação por meio da funcionalização da superfície e sinergia com compósitos. Com avanços em nanotecnologia, modificação de surfactante e revestimento de polímero, o carbonato de cálcio modificado mostra grande potencial em plásticos, borracha, revestimentos e materiais de construção.
Melhora as propriedades mecânicas, o fluxo de processamento e a expansão funcional.
Essa estratégia de modificação ecológica e eficiente reduz as limitações dos enchimentos tradicionais e fornece uma solução econômica e ecologicamente correta para melhorar o desempenho do material.
No futuro, com pesquisas aprofundadas sobre tecnologias de modificação de precisão, espera-se que o carbonato de cálcio faça descobertas. Essas descobertas ocorrerão em campos emergentes, como novos materiais de energia e veículos biomédicos. Isso continuará a impulsionar as indústrias em direção a um desempenho mais alto e desenvolvimento sustentável.
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