Canxi cacbonat (CaCO₃) là một hợp chất vô cơ phổ biến. Trong tự nhiên, canxi cacbonat tồn tại ở nhiều dạng như canxit, đá vôi, đá cẩm thạch, v.v. Đây là thành phần chính của nhiều loại đá và khoáng chất. Về mặt hóa học, canxi cacbonat phân hủy thành canxi oxit (CaO) và cacbon dioxit (CO₂) ở nhiệt độ cao. Nó có thể phản ứng với axit để tạo ra các muối tương ứng, cacbon dioxit và nước. Vậy canxi cacbonat đóng vai trò gì trong ngành nhựa? Những hạn chế của nó là gì?
Cải thiện độ bền và độ cứng của sản phẩm nhựa
Canxi cacbonat (CaCO₃) có thể được sử dụng để cải thiện các tính chất cơ học của sản phẩm, bao gồm độ cứng, khả năng chống gãy, độ bền kéo và độ bền va đập. Ví dụ, sử dụng canxi cacbonat làm chất gia cường trong quá trình sản xuất màng nhựa có thể cải thiện độ cứng của màng, tăng đáng kể độ cứng của màng và tạo điều kiện cho màng uốn phẳng. Đối với màng polyester aliphatic PBS, PLA và PHA, việc bổ sung canxi cacbonat có thể cải thiện mức độ đẳng hướng. Nó cũng có thể bù đắp cho những thiếu sót của nó là độ bền dọc cao và độ bền ngang thấp. Nó cải thiện đáng kể khả năng chống rách.
Tăng tính ổn định của sản phẩm
Cải thiện độ ổn định kích thước:
Trong quá trình chế biến các sản phẩm nhựa, ứng suất bên trong có thể phát sinh do làm mát không đều hoặc thay đổi điều kiện chế biến. Canxi cacbonat có hệ số giãn nở nhiệt thấp (3,0×10-6/℃) và độ dẫn nhiệt thấp, có khả năng chịu nhiệt ổn định. Khi được thêm vào nhựa như một chất độn, nó có thể đóng vai trò hỗ trợ bộ xương và làm giảm hệ số giãn nở nhiệt tổng thể của vật liệu composite. Do đó làm giảm ứng suất bên trong và thay đổi kích thước do thay đổi nhiệt độ, do đó cải thiện độ ổn định kích thước. Nói chung, hiệu ứng ổn định kích thước của canxi cacbonat có liên quan rất nhiều đến hình thái. Chất độn hình cầu có hiệu ứng tuyệt vời, trong khi chất độn dạng hạt, dạng vảy và dạng sợi kém hơn một chút.
Cải thiện khả năng chịu nhiệt：
Một số sản phẩm nhựa như PVC có độ ổn định nhiệt rất kém, không thể duy trì ổn định ở nhiệt độ cao và dễ bị phân hủy. Canxi cacbonat không chỉ có thể tận dụng độ ổn định nhiệt tốt của chính nó mà còn cản trở sự di chuyển của các chuỗi phân tử hữu cơ. Do đó, nhiệt độ kết tinh của vật liệu composite tăng dần, dẫn đến độ kết tinh giảm ở nhiệt độ cao. Cuối cùng, độ ổn định nhiệt của vật liệu composite được cải thiện đáng kể.
Cải thiện tính chất bề mặt
Sức căng bề mặt của màng nhựa là một trong những tính chất vật lý quan trọng của nó. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến các quá trình xử lý thứ cấp như in mực, bám dính lớp phủ và liên kết với các vật liệu khác.
Nhìn chung, kích thước của sức căng bề mặt của màng nhựa phụ thuộc vào kích thước của năng lượng tự do bề mặt. Tuy nhiên, hầu hết các màng nhựa như màng polyolefin (LDPE, HDPE, LLDPE, PP) là polyme không phân cực. Năng lượng tự do bề mặt của chúng nhỏ, sức căng ướt bề mặt thấp và lớp phủ không dễ bám dính. Việc bổ sung canxi cacbonat (CaCO₃) có thể cải thiện độ nhám bề mặt, do đó làm tăng sức căng bề mặt của vật liệu composite. Và nó mang lại khả năng hấp phụ tuyệt vời, do đó có thể cải thiện các đặc tính phủ và in của vật liệu composite.
Là một chất tạo lỗ chân lông
Các hạt canxi cacbonat (CaCO₃) có thể được thêm vào ma trận polyme như một “chất tạo xốp”. Vật liệu composite này được đúc hoặc thổi thành màng, sau đó được kéo căng. Điều này có thể gây ra hiện tượng bong tróc giao diện giữa ma trận polyme và các hạt canxi cacbonat để tạo ra các lỗ nhỏ (khoảng 0,01 đến 10um). Điều này giúp màng có chức năng thoáng khí và không thấm nước.
Cải thiện lợi ích môi trường
Hiệu quả ngăn khói:
CaCO3 có thể phản ứng với hydro halide trong khói để tạo ra CaCl2 ổn định, v.v. Do đó, việc pha tạp canxi cacbonat vào các polyme như vinyl clorua, polyethylene clorosulfonat và cao su cloropren tạo ra hydro halide khi đốt cháy có thể đạt được hiệu quả ngăn khói tốt. Đồng thời, các lỗ nhỏ do canxi cacbonat tạo ra trong nhựa cũng có thể làm tăng diện tích dễ cháy tiếp xúc với oxy, giúp thúc đẩy quá trình đốt cháy triệt để hơn và giảm lượng khói đen thải ra. Tuy nhiên, vì phản ứng đốt cháy là phản ứng không đồng nhất rắn-khí nên chỉ có thể thực hiện trên bề mặt của các hạt rắn. Do đó, kích thước hạt của các hạt CaCO3 trở thành một yếu tố quan trọng trong hiệu quả ngăn khói. Chỉ có các hạt cực nhỏ mới có diện tích bề mặt riêng lớn hơn nhiều. Kích thước hạt canxi cacbonat càng mịn thì hiệu quả ngăn khói càng tốt.
Thúc đẩy sự thoái hóa:
Khi chôn túi nhựa polyethylene chứa canxi cacbonat dưới lòng đất, canxi cacbonat có thể phản ứng với carbon dioxide và nước để tạo ra Ca(HCO3)2 tan trong nước và thoát ra khỏi màng. Điều này để lại những lỗ nhỏ trên màng, tăng diện tích tiếp xúc giữa màng nhựa và không khí xung quanh và vi sinh vật, từ đó thúc đẩy quá trình phân hủy sản phẩm.
Cải thiện hiệu suất tạo bọt
Canxi cacbonat có thể hoạt động như một tác nhân tạo hạt, hấp thụ khí tạo bọt để tạo thành các hạt nhân bong bóng nhỏ trong polyme. Nó cũng có thể làm chậm quá trình biến dạng và tính di động của chất nóng chảy, do đó ức chế sự giãn nở nhanh chóng của các lỗ chân lông. Điều này làm cho các lỗ chân lông mịn hơn, thúc đẩy hiệu ứng tạo bọt và tạo ra nhựa xốp.
Kích thước và lượng canxi cacbonat có ảnh hưởng lớn đến việc thúc đẩy hiệu suất tạo bọt của vật liệu nhựa. Kích thước hạt quá nhỏ dễ kết tụ và không thể đóng vai trò là tác nhân tạo hạt, trong khi kích thước hạt quá lớn không thể phù hợp với tác nhân tạo bọt. Do đó, kích thước của nó thường được yêu cầu nhỏ hơn 5μm, nhưng không dễ kết tụ. Về lượng được thêm vào, nếu lượng được thêm vào quá thấp, không đủ điểm tạo hạt có thể được hình thành trong quá trình nóng chảy, dẫn đến tỷ lệ tạo bọt thấp. Nếu lượng được thêm vào quá cao, cường độ nóng chảy sẽ quá thấp, dẫn đến quá nhiều bong bóng bị vỡ, điều này cũng sẽ làm giảm tỷ lệ tạo bọt.
giới hạn
Mặc dù canxi cacbonat có vai trò rất lớn nhưng việc ứng dụng nó vào các sản phẩm nhựa cũng có một số hạn chế, chủ yếu bao gồm các khía cạnh sau:
- Việc bổ sung canxi cacbonat có thể làm giảm một số tính chất của sản phẩm nhựa ở một mức độ nhất định, chẳng hạn như độ dẻo dai và độ dễ uốn.
- Do tính chất vật lý và hóa học riêng của nó, canxi cacbonat có thể không đáp ứng đầy đủ nhu cầu trong một số sản phẩm nhựa hiệu suất cao, yêu cầu đặc biệt. Ví dụ, trong các sản phẩm nhựa có yêu cầu về độ trong suốt cực cao, sự hiện diện của canxi cacbonat có thể ảnh hưởng đến độ trong suốt của sản phẩm.
- Độ tương thích giữa canxi cacbonat và ma trận nhựa đôi khi không lý tưởng, có thể dẫn đến cường độ liên kết giao diện của vật liệu composite không đủ. Điều này ảnh hưởng đến hiệu suất chung của sản phẩm nhựa.
- Ngoài ra, khả năng phân tán của canxi cacbonat trong một số trường hợp khó kiểm soát. Nếu không phân tán đều, có thể gây ra sự khác biệt về hiệu suất cục bộ của sản phẩm nhựa.
Phần kết luận
Trong thế giới rộng lớn của sự biến đổi nhựa, canxi cacbonat không phải là một vai trò hỗ trợ thông thường, mà là một chuyên gia toàn diện xứng đáng. Trong tương lai, với sự đào sâu liên tục của nghiên cứu khoa học, canxi cacbonat chắc chắn sẽ mở ra nhiều tiềm năng hơn trong lĩnh vực biến đổi nhựa. Nó sẽ truyền một luồng năng lượng đổi mới ổn định vào hành trình mới của ngành nhựa hướng tới hiệu suất cao, đa chức năng và phát triển xanh, và viết nên một chương rực rỡ hơn.
bột sử thi
Epic Powder, hơn 20 năm kinh nghiệm làm việc trong ngành bột siêu mịn. Tích cực thúc đẩy sự phát triển trong tương lai của bột siêu mịn, tập trung vào quá trình nghiền, xay, phân loại và sửa đổi bột siêu mịn. Liên hệ với chúng tôi để được tư vấn miễn phí và các giải pháp tùy chỉnh! Đội ngũ chuyên gia của chúng tôi tận tâm cung cấp các sản phẩm và dịch vụ chất lượng cao để tối đa hóa giá trị chế biến bột của bạn. Epic Powder—Chuyên gia chế biến bột đáng tin cậy của bạn!