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摘要：通过轻度改性的重质碳酸钙、非改性的重质碳酸钙与完全改性的輕质碳酸钙在无纺布填充的应用试验对比分析，经轻度改性的重质碳酸钙完全可应用于无纺布行业，取代价格昂贵的轻质碳酸钙，经济效益显著。
关键词：无纺布；重钙；轻钙；改性
无纺布的力学性能主要有拉伸强度、弯曲强度和冲击强度，三种力学性能中，拉伸强度越大，弯曲强度和冲击强度越小；反之，弯曲强度和冲击强度越大。所以要综合考虑，达到最佳的平衡点。
1实验材料和仪器
1.1实验原料
聚丙烯（PP）：粉料，三峰牌，南京炼油厂；
聚乙烯蜡（PEw）：青岛邦尼化工有限公司产品，
硬脂酸锌：江西宏远化工有限公司产品；
无纺布专用填充重质碳酸钙KL2：科隆公司立磨机生产
普通重质碳酸钙998：科隆公司亿丰磨研磨；
轻钙：金山化工生产；
抗氧剂1010。市售。
1.2实验仪器及设备（科隆客户-南京强韧公司提供测试）
1.2.1多元素快速分析仪：DHF82型，湘潭市新科仪器有限公司；
1.2.2.粒度分析仪：POP-IV型，珠海欧美克仪器有限公司；
1.2.3.双螺杆挤出机组：SHJ-36型，南京杰思特机电有限公司；
1.2.4.注塑机：ZX-80型，震雄集团公司；
1.2.5.白度仪：DN-B型，杭州高新自动化仪器仪表有限公司；
1.2.6.万能力学性能实验机：CMTG6104型，美斯特工业系统（中国）有限公司：
1.2.7.冲击试验机：ZBC140-B型，美斯特工业系统（中国）有限公司；
1.3 三种碳酸钙的粉体性能表征分析对比：
1.3.1 化学成分
从表1可以看出，三种碳酸钙的各种成分含量相当，细小的差别不足以影响粉体的性能，以上三种碳酸钙都适合在塑料中的加工应用。
1.3.2 白度和吸油值：白度即粉体的洁白程度，只对PP的表面感观产生影响，不会对力学及其他性能产生影响，而吸油值是表征粉体改性的重要指标，吸油值越低，粉体改性效果越好。通过分析，三种碳酸钙的白度和吸油值结果如下：
从表2的结果可以看出，科隆公司生产的998和KL2的白度均明显高于轻质纳米碳酸钙，但998的吸油值过高，而KL2和轻钙是一样的，但即便两者吸油值相同，由于KL2是干法研磨只经过部分改性即改性不完全，而轻质纳米碳酸钙经过了完全表面改性处理。
1.3.3 粒径和粒径分布：
粒径分布是表征粉体颗粒大小及结构的指标，也是影响碳酸钙在制品中使用效果的重要影响因素，通过分析，三种碳酸钙的粒径分布如下：
从表3可以看出，轻钙的D50、D97要比998、KL2要大，但是轻钙是经过完全表面改性处理的，粒子表面包裏了一层有机物，增加了颗粒粒径和体积，因此即便表征结果是998、KL2细粉含量较多，并不代表粒子真实粒径，轻钙的真实粒径是小于科隆的KL2、998的。
2实验过程：
2.1实验配方：
在PE蜡、硬脂酸、硬脂酸锌组分不变的情况下，三种碳酸钙粉分别按5%、10%、20%、30%的比例（PP作相应的减少）分别进行配比。
2.2材料制备
首先，将碳酸钙加入到高速混合机中，搅拌5min，当温度达到100℃，加入硬脂酸改性剂，混合10-15min，使硬脂酸改性剂与碳酸钙充分反应，然后再加入其他助剂和载体树脂，混合10分钟后，冷却出料；再将混合好的原料加入到双杆挤出机中熔融挤出造粒，加工温度为：160-200℃；将粒料注塑成标准样条进行力学性能测试。
2.3性能测试
拉伸性能测试：按GB/T1040-1992测试；
弯曲性能测试：按GB/T9341-1988测试；
简支梁缺口冲击性能测试：按GB/T1043.12008测试，采用2J的冲锤；
悬臂梁缺口冲击性能测试：按GB/T1843-2008测试，采用2.75J的冲锤；
3实验结果
3.1 PP/nano-CC复合材料的拉伸强度结果如下：
表5和图1是三种不同碳酸钙不同的添加比例的 PP/nano-CC复合材料的拉伸强度比较，从表5和图1可以看出，随着碳酸钙添加量的增加，PP/nano-CC复合材料的拉伸强度逐渐下降，而添加量小于10%时，PP/nano-CC复合材料的拉伸强度下降不明显，当添加量超过10%以后，PP/nano-CC复合材料的拉伸强度显著下降，并且添加轻钙的 PP/nano-CC复合材料的拉伸强度均略高于添加重钙的复合材料，从数据上看，科隆KL2因加入了偶联剂改性，其与PP材料的交联效果要优于普通重钙，性能更接近于桂林金山化工的轻钙。当添加至20%以上时，数值与轻钙相比较接近，没有显著的区别。
3.2 PP/nano-CC复合材料的弯曲强度：测试结果如下
从表7和图3可以看出，随着轻钙添加量的增加，PP/nano-CC复合材料的冲击强度逐步提高，而添加998、KL2两种重钙的PP/nano-CC复合材料的冲击强度略高于添加轻钙的PP/nano-CC复合材料.原因是在此配方体系下，重钙比轻钙在基体中的分激更好，更少出现团聚的现象，减少复合材料中的应力集中点，从而提高材料的冲击受度。
4使用三种碳酸钙作为无纺布填充材料的试验结果分析
综合上面所作的试验分析，科隆粉体研发的无纺布专用填充碳酸钙KL2的各项力学性能已接近轻钙，而KL2的市场价1200元/吨，而市售的沉淀纳米碳酸钙其市场价至少在2200元/吨以上。这意味着在无纺布填料市场，经过表面处理的重质碳酸钙可以取代轻钙，同时也说明没有经过表面处理的重质碳酸钙综合性能要明显差。
（作者单位：广西贺州市科隆粉体有限公司）
关键词：无纺布；重钙；轻钙；改性
无纺布的力学性能主要有拉伸强度、弯曲强度和冲击强度，三种力学性能中，拉伸强度越大，弯曲强度和冲击强度越小；反之，弯曲强度和冲击强度越大。所以要综合考虑，达到最佳的平衡点。
1实验材料和仪器
1.1实验原料
聚丙烯（PP）：粉料，三峰牌，南京炼油厂；
聚乙烯蜡（PEw）：青岛邦尼化工有限公司产品，
硬脂酸锌：江西宏远化工有限公司产品；
无纺布专用填充重质碳酸钙KL2：科隆公司立磨机生产
普通重质碳酸钙998：科隆公司亿丰磨研磨；
轻钙：金山化工生产；
抗氧剂1010。市售。
1.2实验仪器及设备（科隆客户-南京强韧公司提供测试）
1.2.1多元素快速分析仪：DHF82型，湘潭市新科仪器有限公司；
1.2.2.粒度分析仪：POP-IV型，珠海欧美克仪器有限公司；
1.2.3.双螺杆挤出机组：SHJ-36型，南京杰思特机电有限公司；
1.2.4.注塑机：ZX-80型，震雄集团公司；
1.2.5.白度仪：DN-B型，杭州高新自动化仪器仪表有限公司；
1.2.6.万能力学性能实验机：CMTG6104型，美斯特工业系统（中国）有限公司：
1.2.7.冲击试验机：ZBC140-B型，美斯特工业系统（中国）有限公司；
1.3 三种碳酸钙的粉体性能表征分析对比：
1.3.1 化学成分
从表1可以看出，三种碳酸钙的各种成分含量相当，细小的差别不足以影响粉体的性能，以上三种碳酸钙都适合在塑料中的加工应用。
1.3.2 白度和吸油值：白度即粉体的洁白程度，只对PP的表面感观产生影响，不会对力学及其他性能产生影响，而吸油值是表征粉体改性的重要指标，吸油值越低，粉体改性效果越好。通过分析，三种碳酸钙的白度和吸油值结果如下：
从表2的结果可以看出，科隆公司生产的998和KL2的白度均明显高于轻质纳米碳酸钙，但998的吸油值过高，而KL2和轻钙是一样的，但即便两者吸油值相同，由于KL2是干法研磨只经过部分改性即改性不完全，而轻质纳米碳酸钙经过了完全表面改性处理。
1.3.3 粒径和粒径分布：
粒径分布是表征粉体颗粒大小及结构的指标，也是影响碳酸钙在制品中使用效果的重要影响因素，通过分析，三种碳酸钙的粒径分布如下：
从表3可以看出，轻钙的D50、D97要比998、KL2要大，但是轻钙是经过完全表面改性处理的，粒子表面包裏了一层有机物，增加了颗粒粒径和体积，因此即便表征结果是998、KL2细粉含量较多，并不代表粒子真实粒径，轻钙的真实粒径是小于科隆的KL2、998的。
2实验过程：
2.1实验配方：
在PE蜡、硬脂酸、硬脂酸锌组分不变的情况下，三种碳酸钙粉分别按5%、10%、20%、30%的比例（PP作相应的减少）分别进行配比。
2.2材料制备
首先，将碳酸钙加入到高速混合机中，搅拌5min，当温度达到100℃，加入硬脂酸改性剂，混合10-15min，使硬脂酸改性剂与碳酸钙充分反应，然后再加入其他助剂和载体树脂，混合10分钟后，冷却出料；再将混合好的原料加入到双杆挤出机中熔融挤出造粒，加工温度为：160-200℃；将粒料注塑成标准样条进行力学性能测试。
2.3性能测试
拉伸性能测试：按GB/T1040-1992测试；
弯曲性能测试：按GB/T9341-1988测试；
简支梁缺口冲击性能测试：按GB/T1043.12008测试，采用2J的冲锤；
悬臂梁缺口冲击性能测试：按GB/T1843-2008测试，采用2.75J的冲锤；
3实验结果
3.1 PP/nano-CC复合材料的拉伸强度结果如下：
表5和图1是三种不同碳酸钙不同的添加比例的 PP/nano-CC复合材料的拉伸强度比较，从表5和图1可以看出，随着碳酸钙添加量的增加，PP/nano-CC复合材料的拉伸强度逐渐下降，而添加量小于10%时，PP/nano-CC复合材料的拉伸强度下降不明显，当添加量超过10%以后，PP/nano-CC复合材料的拉伸强度显著下降，并且添加轻钙的 PP/nano-CC复合材料的拉伸强度均略高于添加重钙的复合材料，从数据上看，科隆KL2因加入了偶联剂改性，其与PP材料的交联效果要优于普通重钙，性能更接近于桂林金山化工的轻钙。当添加至20%以上时，数值与轻钙相比较接近，没有显著的区别。
3.2 PP/nano-CC复合材料的弯曲强度：测试结果如下
从表7和图3可以看出，随着轻钙添加量的增加，PP/nano-CC复合材料的冲击强度逐步提高，而添加998、KL2两种重钙的PP/nano-CC复合材料的冲击强度略高于添加轻钙的PP/nano-CC复合材料.原因是在此配方体系下，重钙比轻钙在基体中的分激更好，更少出现团聚的现象，减少复合材料中的应力集中点，从而提高材料的冲击受度。
4使用三种碳酸钙作为无纺布填充材料的试验结果分析
综合上面所作的试验分析，科隆粉体研发的无纺布专用填充碳酸钙KL2的各项力学性能已接近轻钙，而KL2的市场价1200元/吨，而市售的沉淀纳米碳酸钙其市场价至少在2200元/吨以上。这意味着在无纺布填料市场，经过表面处理的重质碳酸钙可以取代轻钙，同时也说明没有经过表面处理的重质碳酸钙综合性能要明显差。
（作者单位：广西贺州市科隆粉体有限公司）