几种碳酸钙对给水用硬PVC管材性能的影响.pdf
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1、研 究与 开发 齐 鲁 石 油 化 工 , 2 0 1 4 , 4 2 ( 1 ) : 1 3 1 9 Q IL U P E T R O C H E M IC A L T E C H N O L O G Y 几种碳酸钙对给水用硬 P V C管材性能的影响 孔秀丽 , 张学明, 贾小波 , 肖恩琳 , 李素真 ( 中国石化齐鲁分公司研究院, 山东淄博 2 5 5 4 0 0 ) 摘要 : 研究几种 P V C常用的碳酸钙物理形貌及其对给水用硬 P VC管材性能 的影响 。研究 证明重钙 在 P V C颗 粒 上的吸附能力较轻钙差, 轻钙颗粒越细, 越易被 P V C颗粒吸附, 干混料的流动性越好
2、; 几种碳酸钙中, 使用纳米钙的给 水用硬 P V C管材 的冲击强度最高 , 重钙的最低 ; 加不同碳酸钙的给水用硬 P V C管材的密度和维 卡软化温度相近 。 关键词 : 碳酸钙硬 P V C管材性能 中图分类号 : T Q 3 2 0 6 3 文献标识码 : B 文章编号 : 1 0 0 9 9 8 5 9 ( 2 0 1 4) 0 1 0 0 1 3 0 7 众所周知 , 碳酸钙在 P V C加工过程中作为填 充剂应用 已十分普遍 , 在 P V C材料尤其是硬质材 料中加入碳酸钙可以提高产品的尺寸稳定性、 强 度 、 耐热性 , 并 巳成 为 降 低 制 品 成本 的 主要 手 段
3、 。作为一种填充剂 , 碳酸钙功能的好坏主要 取决于碳酸钙产品的化学组成 、 形态特征 、 粒度大 小等。根据化学组成 、 形态特征 、 粒度大小等碳酸 钙分为许 多种类 。P V C中常用 的有制备 工艺不 同的轻质碳酸钙和重质碳酸钙 , 有粒径 大小不 同 的微细碳酸钙 、 超细碳酸钙和纳米碳酸钙等。碳 酸钙种类繁多 , 导致 P V C加工用户对碳酸钙 的选 择难免存在一定 的盲 目性 。因此 , 本文对 P V C 加工 中常用的几种碳酸钙的物理形貌及其对给水 用硬 P V C管材性能的影响进行 了对比研究。 1 试验部分 1 1 试验原材料 p v c Q s一1 0 5 0 P树脂
4、 , 中国石化齐鲁分公 司; 有机锡 , 美国罗 门哈斯公司 ; 抗冲改性剂 , 13 本钟渊化学工业株式会社; 润滑剂, 市售; 钛白粉, 市售; 轻质碳酸钙, 淄博张店富源重钙 厂; 重质碳酸钙, 市售; 微细活性碳酸钙, 常州 碳酸钙有限公司; 超细活性碳酸钙, 淄博东高 化工有限公司; 纳米活性碳酸钙, 陕西海泽纳 米材料有 限公 司。 1 2 试验仪器与设备 E V O 1 8扫描 电子显微 , 德 国 Z E I S S公司 ; WS Bl I d o白度计 , 温州 仪器仪表 有 限公 司; L R 0 1 6 A型热老化试验箱 , 重庆银河实验仪 器有限公 司; D HS 1
5、6一A型多功能红外水分仪 , 上海精密科学仪器有限公司; R LZ 1 0 A型混 合机组 , 张家港市万塑机械有限公 司; B MY I 表观密度测定仪 , 承德市金建检测仪器有 限公 司; P一 6 0 0 型 B r a b e n d e r 转矩流变仪, 德国B r a b e n d e r 公司; I D T一 5 3 7 A型压机, 日本安田株 式会社; S C一 8 0轻便色差仪, 北京康光仪器有 限公司; DHI O 0型 N o 2 6 5 自动密度计 , 13 本 安 田精制所 ; 智 能摆锤 冲击 仪 , 意大利 C E A S T 公 司; M一 2型维卡热变形仪
6、, 13本东洋精机株 式会社 。 2 结果与讨论 2 1 几种碳酸钙 的颗粒形态对其在 干混料中分 散性的影响 2 1 1 几种碳酸钙的颗粒形态 用作 P V C填充剂的碳酸钙根据分类方法不 同 , 可以分为许多种。按照生产工艺 即制备方法 的不 同, 碳酸钙可分为重质碳酸钙( 物理法制备 ) 和轻质碳酸钙 ( 化学法制备 ) 。通常 以天然方解 石、 大理石 、 白奎 、 贝壳 、 石灰石等为原料借助机械 经粉碎及超细研磨等方法制取 的产品称为重质碳 酸钙 ; 以石灰石为原料经锻烧 、 消化 、 碳酸化 、 分 收稿 日期 : 2 0 1 31 11 3; 修 回 日期 : 2 0 1 4一
7、 叭 一 0 3 。 作者简介 : 孔秀丽 ( 1 9 6 9 一 ) , 女 , 工程师 。现在 中国石化齐鲁 分公 司研 究 院从事 P VC加工 和售 后 服务 方 面 的工 作。 电 话 : 0 5 3 37 5 8 1 9 2 9 ; Ema i l : k o n g x l 0 1 2 6 c o rn。 第 1期 孔秀丽, 等 几种碳酸钙对给水用硬 P V C管材性能的影响 的 P V C树脂颗粒形态看 , 碳 酸钙颗粒越小 , 在树 脂颗粒表面的吸附能力越好 , 干混料中 P V C颗粒 表面越光滑 。为进一步验证 以上结论 , 本试 验又 对配方 G1 G 5干混料的表观密
8、度和干流性进行 了检测和分析 。P V C树脂及配方 G1G 5干混料 表观密度和干流时间见表 2 。 表 2 P VC树脂及 配方 G1G5干混料 表观密度和干流 时间 由表 2可以看 出, 干混料 的表观密度大于树 脂 的表观密度 ; 加有不同碳 酸钙 的干混料 的表观 密度大小顺序 : 纳米钙 超细钙 轻钙 微细钙 重钙 ; 干混料 的干流时间的排序则与表观密度 相反 , 表观密度越大, 干流时间越短。 干混料 的表观密度较树脂的表观密度大 , 这 是 由于树脂颗粒表面吸附了大量表观密度较其大 得多的碳酸钙 , 同时 由于树脂颗粒表面吸附 了碳 酸钙颗粒 , 树脂颗粒变得较纯树脂规整了,
9、 这也有 利于表观密度增大。干混料 的表观密度越大, 说 明干混料中 P V C颗粒表面吸附的碳酸钙越多 , 说 明碳酸钙在 P V C树脂颗粒表面的吸附能力越 大, 所 以不同碳酸钙在 P V C树脂颗粒表面的吸附能 力大小与其干混料 的表观密度大小与一致 , 即纳 米钙 超细钙 轻钙 微细钙 重钙 。干混料的 表观密度 越 大 , 干流 时 间越 短 , 是 因为 吸 附 在 P V C颗粒表面的碳酸钙颗粒越细 , 在 P V C树脂颗 粒表面的吸附能力越 大 , P V C颗粒越规 整 , 表面 越光滑 , 流动性也就越好。 2 2 几种碳酸钙对给水用 P V C硬制管材热稳定 性的影响
10、 P V C塑料 的热稳定性 常用着色性 和动态 热 稳定时间表示。P V C着色性是 P V C保持原有色 泽 , 不因添加助剂 和加 工引发塑料制 品变 色 ( 一 般是变黄) 的性能 ; 热稳定 时间指 P V C塑料 的转 矩一时间曲线上 , 自加料开始经过物料全部熔 融 到转矩上升的时间 , 对一个配方 的可加工性和 可使用性起重要作用 。 2 2 1 几种碳酸钙对给水用硬 P VC管材初期着 色性的影响 P V C初期着色性 是指加工 过程 中初 期变色 ( 发黄) 的程度 , 影响制品颜色。塑料黄色指数是 指无色透明、 半透 明或近 白色塑料偏离 白色 的程 度 , 可以用于反应
11、 制品的初期着色性和热稳定性 能 。 将配方 G1G 5的干混料用 B r a b e n d e r 转矩 流变仪密炼 2 m i n , 然后用热模压机压制成 2 0 0 m m 2 0 0 m m x4 m m硬板 ; 用硬板的黄色指数反 映不同碳酸钙对给水用硬 P V C管材初期着色性 的影响。P V C塑料 中的活性 碳酸钙 的耐 热变色 能力 , 即原始 白度与热 白度的差值的大小 , 影响着 P V C型材的颜色及稳定性 , 对管材产品的色相影 响很大 , 因此对几种碳酸钙 的白度及耐热变色能 力 ( 用热 白度 和 白度 差异表示 ) 也进行 了检测 。 碳酸钙的耐热变色能力用
12、 热 白度和 白度差 异表 示 。碳酸钙热白度是将碳酸钙在 2 0 0温度下加 热 3 0 m i n , 冷却后检测的白度值; 碳酸钙原始白度 与热白度之差 为 白度差 异_ 6 j 。碳 酸钙及板材 的 性能检测结果见表 3 。 表 3 几种碳 酸钙对水用硬 P VC管材初期着色性的影响 由表 3可 以看出 , 几种碳酸钙 的白度都较高, 除重钙稍低于 9 0 以外 , 其 余几种均大于 9 0 , 其大小顺序 : 微细钙 纳米钙 超细钙 轻钙 重钙 ; 原始 白度与热 白度的差值的大小顺序 : 微细 钙 超细钙 纳米钙 轻钙 重钙 ; 板材黄色指 数的大小顺序 : 重钙 微细钙 超细钙
13、轻钙 纳米钙 , 即几种碳酸钙对水用硬 P V C管材初期着 色性的影响大小顺序 : 重钙 微细钙 超细钙 轻钙 纳米钙。通过比较可以看 出, 原始 白度高 齐鲁石油化工 Q I L U P E T R O C H E MI C A L T E C HN O L O G Y 2 0 1 4年第 4 2卷 或耐热变色能力大的碳酸钙 , 其板材的黄色指数 未必小 , 几种碳酸钙 的原始 白度 、 耐热变色性 ( 白 度差异) 与板材 的黄色指数大小并不 完全对应 , 说 明本试验所用的几种碳酸钙 由于原始 白度均较 高 , 耐热变色能力较好 , 对制品的初期着色性影响 不大。 2 2 2 几种碳酸
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