【色母粒产业网】10月17日消息，碳酸钙(CaCO3)，一种被广泛应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、医药及化妆品等多个领域的优质填料与白色颜料，凭借其高白度、卓越的生物相容性、无毒无味等特性，在化工行业占据重要地位。经过改性处理的CaCO3，不仅成本较低，还具备出色的热学性能，因此在塑料制造中成为首选的无机填料。
在改性重质CaCO3的应用方面，该粒子在材料体系中扮演了异相成核的角色，有效提升了材料的结晶度和结晶速度，缩短了结晶时间，并使晶粒细化。这一系列变化带来了材料刚性和冲击强度的双重提升。据色母粒产业网了解，科研人员曾对高密度聚乙烯(HDPE)薄膜进行改性实验研究，采用钛酸酯活化重质碳酸钙。研究结果显示，在HDPE/POE/CaCO3体系中，当聚烯烃弹性体(POE)和重质碳酸钙的质量分数分别达到10%和5%时，薄膜的单位落镖冲击强度相较于纯HDPE提升了95.6%，且拉伸强度保持不变。然而，当CaCO3的用量过大时，复合材料的分散性会降低，团聚现象增多，从而导致冲击强度下降。
纳米CaCO3作为填料，其粒径小、比表面积大，与基体的接触面积广泛。在聚乙烯基体中，纳米CaCO3可以作为应力集中点，当填充聚烯制品受到外力作用时，颗粒周围的剪切应力会发生转移，导致与其相连的基体产生局部屈服，吸收更多能量，从而提升材料的韧性。同时，纳米CaCO3还能使聚合物在受到外力冲击时产生的裂纹在扩散过程中受阻或钝化。但值得注意的是，当纳米CaCO3的添加量超过一定限度后，由于表面能较高，纳米颗粒会出现团聚现象，导致颗粒的分散性下降，界面缺陷增多，进而降低纳米CaCO3填充聚乙烯制品的韧性。此外，少量纳米CaCO3加入高密度聚乙烯中，还能起到成核剂的作用，促进聚乙烯的结晶，使分子链排列更加紧密有序，增强分子间的作用力，有利于拉伸强度的提高;同时，它还能提升聚乙烯的结晶性和耐热性，显著提高材料的维卡软化温度。然而，过多的纳米颗粒会阻碍分子链的运动，导致拉伸强度降低。
在当前的研究中，科研人员采用不同形貌的碳酸钙(CaCO3)作为填料，以低密度线型聚乙烯(LLDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)为基体，通过双螺杆辅助二次混合注塑工艺制备了LLDPE/HDPE/CaCO3复合材料。他们对不同形貌CaCO3填料的吸油值、白度、活化度等进行了表征，并对LLDPE/HDPE/CaCO3复合材料的断面形貌和热力学特性进行了深入分析。
研究结果显示：(1)采用一次预混合和加工过程中两次混合的方式，可以使CaCO3在树脂基体中分散更加均匀，从而制得热稳定性和力学性能更佳的LLDPE/HDPE/CaCO3复合材料。(2)CaCO3的加入有效提高了LLDPE/HDPE/CaCO3复合材料的热分解温度，赋予其良好的热屏蔽性。具体而言，LLDPE/HDPE树脂基体的分解温度提升了约20℃，显著增强了材料的热稳定性。(3)在填充的五种不同形貌的CaCO3中，超细活性重钙和棒状活性轻钙对LLDPE/HDPE复合材料的力学性能提升最为显著。超细活性重钙在LLDPE/HDPE基体中分散均匀，大小粒径互补，使得冲击强度达到LLDPE/HDPE的4.15倍;而棒状活性轻钙在树脂基体中同样分散均匀，使得弯曲强度达到纯相LLDPE/HDPE复合材料的2倍。
