Quali sono le caratteristiche del carbonato di calcio come riempitivo per film plastici? Quali sono i suoi effetti sulle prestazioni dei film sottili? Come si applica ai film plastici?

Il carbonato di calcio è diventato un riempitivo inorganico ampiamente utilizzato nelle pellicole plastiche grazie al suo basso costo, al colore bianco e alle buone prestazioni complessive. L'utilizzo del carbonato di calcio come masterbatch di riempimento per la produzione di pellicole plastiche presenta i vantaggi di semplificare il processo, migliorare l'effetto di miscelazione, aumentare l'efficienza produttiva e ridurre la dispersione di polveri.

1、 Caratteristiche del carbonato di calcio come Riempitivo per film plastico

Come riempitivo per materiali polimerici, il carbonato di calcio può aumentare la stabilità dimensionale, la rigidità e la resistenza al calore del materiale, riducendone al contempo i costi. Tuttavia, ne aumenta anche la densità e, se utilizzato in modo improprio, può causare una diminuzione delle proprietà meccaniche quali resistenza, resistenza all'impatto, tenacità e lucentezza.

La polvere di carbonato di calcio, utilizzata come riempitivo per materiali a film sottile, è un composto inorganico idrofilo con gruppi idrossilici idrofili sulla sua superficie, che presenta una forte alcalinità. Le proprietà idrofile e oleofobiche del carbonato di calcio determinano una scarsa affinità con i polimeri organici, una facile aggregazione, una dispersione non uniforme all'interno del polimero e difetti all'interfaccia tra i due materiali, con conseguenti scarsi risultati nell'applicazione diretta. All'aumentare della quantità di riempitivo, questi inconvenienti diventano più evidenti, come ad esempio un riempimento eccessivo che può persino rendere il prodotto inutilizzabile. Pertanto, è necessario modificare il carbonato di calcio.

2. L'influenza del carbonato di calcio sulle proprietà dei film sottili

(1) In termini di proprietà meccaniche

Utilizzo di carbonato di calcio pesante ultrafine per modificare LLDPE/mPE. I risultati hanno mostrato che l'aggiunta del 5% di carbonato di calcio ha aumentato la resistenza all'impatto del dardo del film del 13,2%, l'allungamento a rottura di circa il 5% e la resistenza alla trazione è leggermente aumentata.

(2) In termini di prestazioni termiche

Dopo l'aggiunta di riempitivi, grazie alla buona stabilità termica del carbonato di calcio, il coefficiente di dilatazione termica e il tasso di contrazione del prodotto possono essere ridotti, e la stabilità termica del prodotto aumenta con l'aumento dei riempitivi.

(3) Altre prestazioni

Le pellicole antiappannamento in polietilene (LDPE, LLDPE) modificate con materiali come carbonato di calcio e talco presentano un periodo di ritenzione antigoccia più lungo. La pre-miscelazione con agenti antiappannamento può migliorare le prestazioni antiappannamento della pellicola. Rispetto alla pellicola non modificata, la capacità della pellicola in polietilene modificata con carbonato di calcio di bloccare i raggi infrarossi e ultravioletti è stata migliorata in una certa misura. L'aggiunta di carbonato di calcio alla pellicola può anche favorire la degradazione della pellicola stessa e svolgere un ruolo positivo nella protezione ambientale.
Inoltre, l'aggiunta di carbonato di calcio può anche migliorare la permeabilità all'umidità, la freschezza e la traspirabilità della pellicola di polietilene.

3. Applicazione del carbonato di calcio in film sottili

Molti polimeri ad alte prestazioni possono essere utilizzati per realizzare pellicole, che trovano un'ampia gamma di applicazioni, principalmente come materiali da imballaggio, pellicole protettive per l'agricoltura, pellicole per pacciamatura, ecc.

(1) Applicazione del carbonato di calcio in polietilene Film

L'effetto filmogeno del polietilene è buono e le proprietà dei film realizzati con diverse varietà variano. I film di polietilene con aggiunta di carbonato di calcio presentano prestazioni migliorate sotto molti aspetti, come il miglioramento delle proprietà meccaniche, della stabilità termica del prodotto, della resistenza all'appannamento e della degradazione del film, con un conseguente impatto positivo sulla tutela ambientale. Inoltre, l'aggiunta di carbonato di calcio migliora la permeabilità all'umidità, la conservazione della freschezza e la traspirabilità del film di polietilene. Attualmente, il film di polietilene con aggiunta di carbonato di calcio è il più utilizzato e rappresenta la maggiore quantità di film plastico per imballaggi, con oltre il 40% del consumo totale di film plastici per imballaggi.

(2) Applicazione del carbonato di calcio nel film di polipropilene

Le pellicole sottili in polipropilene presentano buone prestazioni. Ad eccezione di una piccola quantità di pellicole di polipropilene prodotte mediante stampaggio a soffiaggio, la maggior parte delle pellicole è altamente orientata utilizzando la tecnologia di stiramento biassiale. Le pellicole di polipropilene biassialmente orientate sono ampiamente utilizzate nella stampa, nei materiali compositi, nei nastri adesivi e in altri settori grazie alla loro atossicità e all'eccellente resistenza meccanica. Inoltre, il carbonato di calcio può essere utilizzato anche nelle membrane microporose di polipropilene preparate con il metodo di separazione di fase indotta termicamente. Grazie alle eccellenti proprietà del polipropilene stesso, le membrane microporose realizzate con questo materiale possiedono sia l'efficiente capacità di separazione delle membrane funzionali sia le eccellenti proprietà meccaniche delle pellicole plastiche, e possono essere ampiamente utilizzate nell'industria, nella medicina, nell'energia, nel settore militare e nella vita quotidiana.

(3) Applicazione nei film di polivinilcloruro e nelle sue varianti correlate

Il carbonato di calcio può essere utilizzato per le pellicole di cloruro di polivinile (PVC) e, se il suo dosaggio viene aumentato entro l'intervallo specificato, può migliorare la resistenza alla trazione e l'allungamento a rottura della pellicola. Il carbonato di calcio può essere utilizzato anche per le pellicole di cloruro di polivinilidene (PVC). L'aggiunta di carbonato di calcio non solo può regolare le proprietà di barriera della pellicola, ma anche migliorarne le prestazioni di lavorazione e le proprietà meccaniche. Il carbonato di calcio può essere utilizzato anche per le membrane di fluoruro di polivinilidene (PVDF). Le membrane di PVDF preparate con il metodo di separazione di fase indotta termicamente possono raggiungere l'obiettivo di controllare la morfologia e la struttura delle membrane porose modificando il contenuto e la granulometria del carbonato di calcio. Attraverso la lavorazione, è possibile aumentare la porosità della membrana, migliorando al contempo il flusso d'acqua e il tasso di ritenzione della membrana stessa.

Preparazione di film sottili di carbonato di calcio

A causa della scarsa compatibilità tra carbonato di calcio e polimeri, se aggiunto direttamente, il riempitivo risulta difficoltoso e difficile da disperdere uniformemente, con conseguenti difficoltà nella lavorazione del sistema di riempimento, scarse prestazioni del prodotto e dosaggio limitato del riempitivo. Per ovviare a questi problemi, il carbonato di calcio viene generalmente sottoposto a trattamento superficiale. Il carbonato di calcio trattato superficialmente con agenti accoppianti come silano, titanato o alluminato si lega spesso alla resina di base tramite adsorbimento superficiale, intreccio fisico, forze di van der Waals e altre modalità. Rispetto al carbonato di calcio non modificato, il carbonato di calcio modificato si disperde in modo più uniforme nella resina e presenta migliori prestazioni della membrana.