高性能PVC管材用活性纳米碳酸钙生产工艺及特点
2022-06-09
2460核心提示：活性纳米碳酸钙用在塑料、橡胶等高分子材料中具有填充、补强作用，且提高产品的机械性能，在保证性能不变的条件下增加填料的用量，降低制品的综合成本，提高产品的市场交竞争力。
活性纳米碳酸钙用在塑料、橡胶等高分子材料中具有填充、补强作用，且提高产品的机械性能，在保证性能不变的条件下增加填料的用量，降低制品的综合成本，提高产品的市场交竞争力。因此，纳米碳酸钙在在塑料、橡胶、粘胶剂、油墨等领域中的应用越来越广泛，尤其在聚氯乙烯（PVC）制品中的用量最大。
为了满足生产高超韧度、高弹性PVC管材的需要，谢忠等以石灰石为原料经煅烧生成石灰，采用双塔连续碳化法生产纳米碳酸钙，并采用由脂肪酸、植物油、非离子表面性剂、偶联剂等组成的表面处理剂对碳酸钙进行活化处理，制备出了吸油值低、加工性能好和分散性好的纳米活性碳酸钙。 以石灰石为原料，经煅烧生成生石灰CaO和CO2，CaO溶于水生成熟石灰Ca（OH）2，在熟石灰Ca（OH）2水中加入晶形控制剂，并控制一定的浓度、温度条件，同进行强烈的搅拌，通入窑尾气（CO2），反应生成纳米碳酸钙（碳化）。 纳米级碳酸钙浆液加热至一定温度，加入表面处理剂活化（活化），再用压滤机除去滤饼中的水分，再经过气流干燥、分级过筛得到纳米级活性碳酸钙。
碳化工艺：采用双塔连续碳化法，第1喷射塔，第2个鼓泡塔，每个塔有效体积30m3。通入Ca（OH）2浆液（比重︰1.05），浆液温度为15~25℃，加入0.2%~0.8%晶型控制剂（按Ca（OH）2干基计），通入CO2，控制CO2浓度30%，碳化反应时间为130min，碳化反应终点温度≤55℃，pH值8.0，透气比表面积≥9.5m2/g。若Ca（OH）2干基浓度过高，桨液粘度增大，包敷现象严重，碳酸钙粒子易团聚成大粒子，且碳酸钙粒子夹杂有Ca（OH）2，控制Ca（OH）2质量基浓度5%~10%为宜。 活化剂：常用的活化剂（表面处理剂）主要有无机处理剂、脂肪酸及其衍生物、树脂酸、偶联剂、高分子化合及植物油脂等。不同用途的活性碳酸钙产品主要区别于使用了不同的表面处理剂。经过活性剂品种选择、配比优化等试验，最终选择脂肪酸、植物油、非离子表面性剂、偶联剂等4种物质，其比例为3:2:1:0.5。 活化工艺：采用3步法化表面处理法，3种不同的活化剂分3次活化，30m3活化池中泵入CaCO3浆液（按CaCO3干基3.0t），开动搅拌机，转速为280r/min，然后添加活化剂活化，加入已皂化好的脂肪酸溶液，搅拌1h，完成第1步活化。接着加入乳化好的的植物油、单甘酯溶液，搅拌1h，完成第2步活化。然后加入乳化好的偶联剂溶液，搅拌1h，完成第3步活化。 该工艺生产的活性纳米碳酸钙，吸油值低，加工性能好，分散性好，作为填充补强剂应用于PVC排水管的生产，生产出的PVC排水管的拉伸屈服强度、断裂伸长率、纵向回缩率、扁平试验等指标优于PVC管国家标准，30吨重的大卡车从排水管上面压过，仍为水管恢复原形，产品性能优异。
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