一篇文章看碳酸钙填充塑料改性母料的生产现状和应用前景
1 填充改性母料生产现状
填充改性母料最早是为了充分利用北京燕山石化在聚丙烯裂解中产生的副产物-无规聚丙烯而研制的填充母料。随着塑料工业的飞速发展，填充改性母料不但是一种添加材料，能够降低塑料制品的生产成本，还具有改善塑料制品的某些物理性能，如降低缺口收缩率、改善外观及手感等特性而得到市场的认可，已成为某些塑料制品中不可缺少的原材料。随着先进工艺和生产技术的完善提高，填充改性母料的品种、性能、用途都在适应市场的需求而不断变化。
主要生产设备
填充改性母料的生产设备，最早采用高速混合机混合，双辊开放式炼塑机或密闭式炼塑机、经过混炼压片、平板切料机造粒。由于该生产工艺仅适用于以无规聚丙烯为载体生产的母料，混炼效果不佳，杂质含量多、分散不均匀，产量较低，质量不稳定，逐步被平行双螺杆挤出造粒机组等生产设备所取代。
据不完全统计，目前，国内生产填充改性母料的生产线达千余条，80%的厂家采用高速混合机混合和平行双螺杆挤出造粒机组造粒。双螺杆挤出机以螺杆直径在60mm-80mm为多，最大的螺杆直径中110mm，长径比一般为(L/D)28：1-40：1。还有少部分企业采用单螺杆挤出造粒机组(包括双阶式单螺杆挤出造粒机组)，单螺挤出造粒机组设备造价低、生产成本相对较低，但是由于该工艺混炼效果远远不如双螺杆挤出造粒机组，所以，在产品质量和生产产量上受到限制。
主要原辅材料
填充改性母料主要原料有烯烃树脂，以非金属矿物粉体为填料(CaCO3用量占80%以上，滑石粉约占10%，高岭土、硅灰土等约5%-85)，表面活化剂主要有铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂等。增塑剂及其它助剂，主要有硬脂酸、PE蜡、石蜡、白油等。（a）载体树脂的选择一般要与塑料制品选用的树脂基本相同或接近，熔体流动速率略大于制品选用的树脂。除了PP、PE等树脂，PS、EVA、ABS等树脂作为生产专用母料的载体，目前，已得到开发应用，应用领域和使用量正在不断扩大。（b）非金属矿物资源丰富，价格低廉，加工方便，已成为填充改性母料的主要材料。在母料中使用量最多的是重质碳酸钙，一般要求95%以上，含水量<0.3%。Te、SiO2的含量对产品的影响较大，Fe含量高时，影响产品的白度，SiO2对加工设备带来磨损。CaCO3白度好、易加工、价格低廉，粒径呈颗粒状，是填充母料时应用最大，用途最广的无机材料，用量最多的是400目-1250目，目前逐渐向微细化、功能化发展。改性母料是在填充母料基础上发展起来的新的改性材料。以滑石粉、硅灰石、高岭土等应用量较大，改性母料可明显提高塑料制品的物理性能，改善某些材料的缺陷，如汽车保险杠、仪表装饰件。采用PP+滑石粉，可提高其冲击强度，降低收缩率。
增强母料主要以无机材料(云母、玻璃纤维等)提高制品的机械性能，也有的在加工中添加具有特殊性能的树脂或助剂，如加入抗氧剂、热稳定剂、阻燃剂等助剂，还有的加入POE，EVA等改性材料。
2 填充改性母料的市场应用前景
填充改性母料在塑料中的应用伊始为降低塑料制品的原材料成本，节约合成树脂，为企业带来经济效益，所以，受到塑料加工行业青睐。由于母料不但是填充材料，还具有改善塑料制品物理性能、提高加工效率等特性，在全国已形成以填充改性、共混增强母料为主导产品，以无机矿物填料、原辅材料、加工助剂和专用机械制造等相关结合的重要的新兴行业群体，也是目前塑料加工业中最活跃、发展最快的行业之一。
填充改性母料的应用
填充改性母料是以降低生产成本为主要目的，大都采用价格低廉、来源广泛的无机粉体或工业废物作为填充材料，加入适量的助剂和树脂生产而成。如红泥+PVC、助剂等，生产花盆器皿类产品。还有火力发电厂的工业废渣中筛分出的玻璃微珠，可作为注塑产品的填充材料，在降低生产成本的同时，可明显提高制品刚性、冲击强度等。目前，生产纺织袋扁丝的原料PP，主要有小本体法生产的粉状聚丙烯和颗粒聚丙烯。粉状PP由于价格低、全国大部分省份都有生产厂家，受到用户的青睐。
纺织袋是塑料制品中使用填充改性母料时间最早、用量最大的产品。无论是纺织袋、吨装袋、纺织布、纺织网、遮阳网等制品基本上都在添加改性母料，添加量约为3%-40%，主要以CaC03母料为主。母料在扁丝中使用后，提高了印刷效果，降低了制品收缩率和产品成本。滑石粉改性可增加添加份数，弥补价格的差异。滑石粉改性在生产薄型塑料制品中遮光率低、透明性好，制品一般呈青白色透明状。
薄膜类改性母料可用于农地膜、包装膜、购物袋、内衬膜、防渗膜、土工膜、流延膜等。在农用大棚膜中，因薄膜的使用环境变化大、覆盖时间长，对透光性、保温性及无滴效果都有严格的要求，添加的数量和粉体的质量都要谨慎选择，粒径越细，透光效果越好，力学性能越高。包装膜要根据用途不同，添加份数不同，在透明性要求非常高的粮食、蔬菜、商品类包装袋或保鲜膜中改性母料的添加量很少或在2%-5%左右，改性母料含量高时会影响膜的外观、热合效果和自封性。但作为一般产品的外包装袋或防渗膜，添加量可达到10%-20%；对物理性能要求不高的产品可添加到30%左右。包装膜或包装袋中加入滑石粉母料后，外观光亮，透明性较好、拉伸强度增加，但雾度有时会增大。
塑料购物袋已成为人们不可缺少的盛装物品的包装袋，大多一次性使用后，不再重复使用，所以购物袋的外观、印刷、性能等都有特殊意义，如清雅美丽、印刷精良，性能优异，外观好看的塑料袋，除了物品的盛装方便外，广告效应也不可忽略。此类塑料袋中大部分都添加改性母料、增白母料、色母料等。
塑料内衬膜是外包装物的防潮、隔湿的重要材料，由于有外包装起到物理性能的保护作用，大部分内衬膜生产厂为了降低生产成本添加填充改性母料量比较大。这类内衬材料添加CaC03母料一般在10%-30%左右，如果用滑石粉母料时，除了考虑其力学性能、生产成本等方面的因素要做比较外，外观、光亮效果、透光率、设备磨损等也是滑石粉母料的特性或优点。
防渗膜、土工膜(网)是新型防水工程材料，防渗膜主要用于河渠、湖泊、池塘的防渗防漏。土工膜(网)是道路边坡、堤坝边坡及各种大型工程的防水和支撑材料。这类产品的幅度一般在8m以上，最宽的达24m，膜也比较厚，在这类产品中加人适量(5%-15%)的改性母料，在降低生产成本的同时，能够明显的改善制品的抗冲击强度和断裂强度。
流延膜是塑料薄膜中生产较晚、发展较快的新品种，它是采用挤出机在较宽的模头中挤出后流延在压延辊上，延伸冷却而成，流延膜主要作为台布、衬垫、雨衣、包装膜、卫生巾等。流延膜中的有些产品对力学性能要求不高，添加的母料份数一般达10%-40%，但对无机材料的粒径要求控制10μm左右最好，要求母料的MFR要大些，流动性好，分散均匀。
中空制品中的塑料桶类是新型包装容器，具有耐化学品的稳定性好、腐蚀性小、质量轻、洁净卫生、生产成本低等优点，以替代金属材料生产的桶，广泛用于化工、日用、油脂、食用品、医用品的液体包装。桶的形状有方形、扁形、圆形等，它的重要技术指标有密封性、跌落试验、保压性等。目前，生产厂家大都采用高分子量高密度聚乙烯(分子量在50万左右)的原料生产。50L左右的桶类产品中添加CaC03母料，可降低生产成本，提高容器的硬度。但在盛放酸类物质时，易受到侵蚀，影响使用。大型桶类的力学性能、冲击强度要求非常高，目前基本上都很少添加填充材料。而在小型带颜色的各类桶中添加适量的改性母料，在降低生产成本的同时，各项物理性能指标均能够达到标准要求，还可减少制品收缩率，改善制品刚度。
管材、板材类。塑料管材是我国近几年发展最快的塑料制品之一，PVC管材作为上下水管用量较大，但添加的材料是轻钙，改性母料不适用于PVC制品。PE管材发展较快，特是大型管材、波纹管、双壁波纹已广泛用于城市供水、排水、地下管道及化工管道、天然气的输送管道，替代了钢管、水泥管及其它管道。采用纯PE树脂生产的大型管材环刚度及拉仲强度等物理性能较低，一般需要改性增强。目前塑料管材添加改性母料的份数在5%-20%，添加滑石粉改性母料，可明显改善管材的环刚度、拉伸强度、弯曲模量等。
注射制品。注塑产品种类很多，主要有工业零部件、家电部件、日用品等，由于注塑是在短时间内(几秒或几十秒)物料在熔融状态下按照模具的形状集聚，所以树脂的分子结构呈缠结形状，在加人改性母料时，也要考虑合成树脂的选择。改性母料的添加份数根据注塑制品的形状、体积、用途、性能、要综合考虑，特别是薄制品，力学性能又有特殊要求的更要特别慎重。
近几年来，很多生产厂家开发了多种新产品，在市场上得到了得到了应用推广，取得了令人满意的效果。如PP/滑石粉生产的改性母料加工成一次性快餐盒(具)具有价格低、外观精美等优点，具有很好的市场竞争力和发展前景。PE/滑石粉生产的改性母料可用于电缆电线埋地梅花管材；还有PP/滑石粉增韧改性母料、PE/高岭土薄膜保鲜母料，晶须碳酸钙增强母料、晶须镁盐增强母料等等。这些新产品应用于家电、汽车、装饰材料等诸多方面扩大了改性母料的应用领域，取得显著的经济效率和社会效益。
3 填充改性母料市场现状与分析
填充改性母料是涉及领域广、用途范围大的功能性材料。目前，我国填充改性母料生产厂家，主要分布在河北、浙江、北京、天津、广东、江苏、河南、陕西、四川、甘肃、广西等20多个省市、自治区约有300多厂家，年生产能力约在250-300万吨，年生产填充改性母料约200万吨。
填充改性母料在全国市场来看，还存在着价格差别和供求不平衡的现象。由于近几年新上马企业较多，又追求急功近利，挤占市场，产品价格大幅度下跌，致使填充改性母料生产厂家利润急剧下降，特别是在生产厂家较集中的地区，市场竞争尤为激烈，很多产品处于微利或无利的边缘，企业只能靠增加产量和提高服务承诺来维持经营。
目前，全国约85%的填充改性母料生产企业是以填充母料为主导产品，市场竞争激烈，经济效益大幅度下滑，而有些企业在原有生产基础上，开发新产品，投放市场后，取得了令人满意的效果。浙江、江苏、广东等地的生产企业，釆有共混改性技术，生产工程改性材料和功能性母料，效益非常可观。还有很多企业都在研发生产改性增强母料，扩大应用领域和使用范围，经济效益和市场前景都非常可观。
来源：中国粉体技术网
