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      CaCo3作為無機填料應(yīng)用于塑料改性已有多年的歷史。過去CaCo3一般作為填料以降低成本為主要目的被廣泛使用，并收到較好效果。隨著CaCo3的加工技術(shù)不斷進步，CaCo3粒徑逐漸向超細化發(fā)展，有的可達到納米級，粒徑分布也越來越窄；CaCo3表面處理技術(shù)和共混技術(shù)也在不斷改進，為CaCo3/聚烯烴復(fù)合材料的研究開發(fā)提供了原料保證和技術(shù)支持，使CaCo3/聚烯烴復(fù)合材料塑料制品的種類和質(zhì)量取得了飛越發(fā)展。在某些方面，由于填充CaCo3可賦予產(chǎn)品新的功能，所以CaCo3已由原來的單純填充劑變成新型功能材料。 一、　　我國豐富的CaCo3資源為CaCo3/聚烯烴復(fù)合材料提供了原料保證     應(yīng)用于CaCo3/聚烯烴復(fù)合材料中的CaCo3有重質(zhì)CaCo3（簡稱重鈣）和輕質(zhì)CaCo3（簡稱輕鈣）兩種。重質(zhì)CaCo3是由天然礦石如方解石、大理石、白堊等直接粉碎再以分級后制得。輕質(zhì)CaCo3是通過化學(xué)反應(yīng)制得的。 　　由于制備方法不同，輕鈣堆積體積大，顯得輕。實際上二者密度相差很少，重鈣的密度為2、6-2、94g/cm3，輕鈣密度為2、4~2、7g/cm3。 　　我國具有豐富的CaCo3資源，天然CaCo3礦石幾乎分布于全國各地，其中四川、廣西儲存量最大。據(jù)CaCo3行業(yè)有關(guān)組織統(tǒng)計，目前我國生CaCo3的企業(yè)有500多家，其中大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)重質(zhì)CaCo3。號稱“天下第一白”的四川省寶興縣一個縣就有30多個生產(chǎn)廠家，各種CaCo3年總產(chǎn)量500多萬噸，其中一多半用于塑料行業(yè)。為了適應(yīng)塑料、造紙和涂料等行業(yè)對CaCo3市聲需求，近幾年來還引進或自行開發(fā)不少新設(shè)備、新的生產(chǎn)線，生產(chǎn)微細、超微細和納米級粒么分布窄的高質(zhì)量CaCo3大量面市，為開發(fā)多品種高性能CaCo3/聚烯烴復(fù)合材料提供了豐富的原料資源。 二、　　剛性無機粒子增韌理論、界面誘導(dǎo)理論、新的表面活化處理技術(shù)和共混技術(shù)使開發(fā)CaCo3/聚烯烴新型復(fù)合材料及其制品成為可能      剛性和韌性是塑料制品兩個重要性能指標，如何保證塑料制品同時具有良好的剛性和韌性，是長期以來材料科學(xué)研究的重要課題這一。為了提高塑料制品的韌性，一般采用添加橡膠或彈性體的方法，可以達到增韌改性的目的，但卻損害了材料寶貴的剛性性能，而且材料的加工性能和耐熱性能將會降低。20世紀90年代，人們通過大量的實驗發(fā)現(xiàn)，在塑料中填充較大量的超細無機粒子后，塑料不僅剛性不受損害，韌性也得到大幅度的提高，最大可提高2~3倍。于是人們便提出了無機剛性粒子增韌結(jié)構(gòu)模型和無機剛性粒子增韌理論。該理論的出現(xiàn)，徹底改變了只有添加彈性體才能提高材料韌性的傳統(tǒng)觀念。 界面誘導(dǎo)理論也是在研究CaCo3填充塑料改性過程中，通過長時間的實踐發(fā)現(xiàn)并建立起來的。該理論是將無機填料與基體樹脂的相界面分為三種不同的形式，通過無機填料表面活化劑調(diào)節(jié)三種不同的形式，通過無機填料表面活化劑調(diào)節(jié)三種不同的界面，利用相界應(yīng)力傳遞方式對提高改性材料性能的誘導(dǎo)規(guī)律，實現(xiàn)改性材料綜合性能的優(yōu)化，其中提高幅度最大的是材料的抗沖擊強度。 無機剛性粒子增韌理論和界面誘導(dǎo)理論是通過大量科學(xué)實驗和實踐總結(jié)出來的。雖然從“真正理論”意義來說還不夠完善，還有待進一步改進提高，但在指導(dǎo)CaCo3聚烯烴復(fù)合材料研制開發(fā)中，卻發(fā)揮了巨大作用。使CaCo3這種傳統(tǒng)意義的無機填料變成可顯著提高塑料性能的一種功能性材料。改變了以往填充改性塑料必須以犧牲某種力學(xué)性能為代價、改性塑料的力學(xué)性能隨填料填充量的增加而下降的狀況。過去對無機填料表面活化處理一般采用鋁酸酯、鈦酸酯、硅烷和酸式亞磷酸酯等偶聯(lián)劑，與載體樹脂、潤滑劑混合后，在熔融狀態(tài)下進行表面活化處理。新的表面活化處理工藝除采用偶聯(lián)劑外，還根據(jù)最終塑料制品的成型工藝和使用要求，選擇添加一定量的增塑劑、增容劑和分散劑等，而且是常溫下在高攪機內(nèi)進行冷包覆。 新的理論和新的技術(shù)對CaCo3/聚烯烴復(fù)合材料的發(fā)展起到了革命性的作用，將CaCo3填充改性塑料制品推向一個嶄新階段，其理論意義和實用價值已被世人所公認。 三、　　CaCo3/聚烯烴復(fù)合材料    為治理“白色污染”開辟了一條新途徑 近年來，隨著塑料制品消費量的增加、利用后處理不當(dāng)，“白色污染”已嚴重的威脅到人類的生存環(huán)境。再加上人們對環(huán)保意識的不斷提高，“白色污染”問題越來越成為人們關(guān)注的焦點。一次性PS發(fā)泡餐飲具、各種用途的塑料食品盒、食品袋、食品托盤、購物袋、包裝袋、包裝膜及農(nóng)用地膜等，由于用量大、應(yīng)用范圍廣，使用后因各種原因回收難度大，已成為“白色污染”的主要根源。為此，人們投入大量的人力物力積極研究開發(fā)可降解塑料或塑料替代品。目前已經(jīng)面市的可降解的塑料主要有：淀粉填充型生物降解塑料和淀粉填充型光-生物降解塑料，光降解塑料和無機礦物粉填充型可降解塑料。其中淀粉填充型的淀粉填充量一般只有20%左右。已面市的塑料替代品主要有：紙塑復(fù)合制品、紙復(fù)合膜制品、植物粗纖維模壓制品和淀粉與紙漿模制制品等。 上述研究開發(fā)的各種可降解塑料或塑料替代品，從理論上講可解決或部分解決“白色污染”問題，但多數(shù)因為或降解率低或衛(wèi)生指標不達標或使用性能不合格或價位高市場難以接受等原因，難以大范圍、大批量推廣使用。其中只有CaCo3填充降解塑料因CaCo3資源豐富、填充量大，最高填充量可以70wt%，易加工、成本低、使用性能好等優(yōu)點，備受消費者青睞，是一種極其有發(fā)展前景的環(huán)保型材料。日本將CaCo3填充量超過30wt%的材料稱之為環(huán)境親善或環(huán)境友好材料。 四、　　高填充CaCo3環(huán)保型塑料制品及制備工藝     利用豐富的CaCo3資源，在無機剛性粒子增韌理論和界面誘導(dǎo)理論的指導(dǎo)下，通過先進的表面活化處理技術(shù)和共混技術(shù)，目前已研究開發(fā)出多項具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的高填充CaCo3環(huán)境友好型塑料產(chǎn)品。 1、　　塑料膜及其制備工藝 食品包裝袋、購物袋、垃圾袋、包裝膜等塑料制品由于用量大、分散、不易回收，是造成“白色污染”主要源頭之一。解決這些塑料包裝膜的污染問題，也是我們塑料行業(yè)不可推卸的責(zé)任。 制備工藝 ①母粒的制備 選取粒徑大于1250目的重質(zhì)CaCo3，用偶聯(lián)劑、分散劑、潤滑劑等助劑先活化處理，再加入一定量的載體樹脂混合均勻后，用雙螺桿擠出機擠出造粒，即得CaCo3膜母粒。母粒中CaCo3含量為80wt%，各種助劑總含量為5wt%左右，載體樹脂為15wt%。 ②吹膜 用上述母粒與不同性能聚乙烯樹脂按一定比例配合，用普通吹膜機即可吹塑成不同規(guī)格的塑料膜，膜中CaCo3含量一般為30~34wt%。通過調(diào)節(jié)CaCo3的含量和不同性能聚乙烯的配比（HDPE、LDPE和LLDPE的配比），可制得不同力學(xué)性能的塑料膜，該膜的熱合性、印刷性和使用性能良好，可制作各種食品袋、購物袋和垃圾袋等包裝用塑料膜制品。在吹膜過程中如加入適量的光降解母粒，便可制得高填充CaCo3光降解膜，用后丟棄在自然界里很容易降解，被環(huán)境消納。該膜與目前市場上淀粉添加型塑料膜相比，成本低、力學(xué)性能好、易降解。 據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，我國2001年塑料制品總產(chǎn)量已達2000萬噸以上，按國際慣例計算，其中用于包裝材料一般占塑料總產(chǎn)量30%左右。而塑料膜包裝材料又占總塑料包裝材料30%以上，所以高填充CaCo3光降解膜具有較大市場需求量。 2、　　包裝用合成紙及其制備工藝 據(jù)世界包裝組織提供的信息，包裝業(yè)產(chǎn)量在工業(yè)總產(chǎn)量中居前10位，其主要品種構(gòu)成情況為：紙與紙板32%，塑料28%，金屬24%，其他占16%，且年增長速率為4%左右，高于GDP平均增長率。紙與紙板的主要原料為木材，我國的木材資源極其貧乏，而且造過程中將產(chǎn)生大量污水、污泥污染環(huán)境，所以包裝用合成紙的問世對解決我國紙張緊張、保護森林資源和因造紙帶來的環(huán)境污染具有重要意義。 該包裝用合成紙與普通合成紙主要區(qū)別是CaCo3填充量大，最大可達65wt%，用后可自行降解，沿用塑料制品的加工設(shè)備和工藝，設(shè)備投資少，加工工藝簡單，采用低發(fā)泡技術(shù)，密度小成本低。 　　制備工藝 　?、倌噶５闹苽?　　與膜母粒制備工藝相同。CaCo3的細度可根據(jù)合成紙的厚度不同選用800目~1250目的重質(zhì)CaCo3或輕質(zhì)CaCo3?；罨弥鷦┛筛鶕?jù)合成紙用途不同有所不同。母粒中CaCo3含量為80~85wt%，各種助劑總含量為5wt左右，載體樹脂含量為10~15wt%。 　?、趬貉踊蛄餮映尚?　　將母粒與基體樹脂混合均勻后，用三輥壓延或流延拉片機拉片成型。為了提高合成紙的力學(xué)性能和抗靜電性，在三輥的后面加有二次加熱雙輥拉伸和電暈設(shè)備。通過調(diào)節(jié)配方、加工工藝參數(shù)和采用低發(fā)泡技術(shù)可以制得不同厚度、不同力學(xué)性能、適用于不同包裝材料的合成紙。紙中的CaCo3含量最高可達65wt%，由于紙中的主體樹脂為聚丙烯，在CaCo3如此高的含量和發(fā)泡的情況下，用后遺棄到自然界中，將會自行降解被環(huán)境消納。