薄膜主要由聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等树脂制成，具有柔软性、延展性，良好的加工性能和印刷性能，已经广泛地应用于食品、医药、化工等领域，但是由于树脂生产成本高，对环境影响大，通常需要加入填料降低成本。由于普通填料的性能问题，会对薄膜的透明性产生影响。纳米碳酸钙作为一种新型的填料，粒子尺寸小，比表面积大，可增加塑料薄膜的强度，具有比重小，制造成本低等优点。通过对晶型控制剂、硫酸钡用量、表面改性剂配方等影响纳米碳酸钙性能的因素进行试验研究，并用于PE薄膜制备开展了应用试验，为制备比重较小、分散性好、吸油值低的纳米碳酸钙提供思路。一、晶形控制剂用量对薄膜性能的影响在制备纳米碳酸钙过程中分别添加0%、0.3%、0.6%、1.2%、2%(按纳米碳酸钙干基含量)山梨糖醇，考察不同山梨糖醇用量对纳米碳酸钙及薄膜性能的影响(2)。由表可知：不加晶型控制剂山梨糖醇的空白样，比表面积小，透明性较差；随着山梨糖醇用量增加后，粒子变小，比表面积增大，有利于光线绕射，透明率提高；但是比表面积达到一定程度，吸油值增加，加工阻力增大，粒子之间作用力强，造成分散性下降。综合考虑，确定山梨糖醇用量为纳米碳酸钙的0.6%。晶型控制剂用量对薄膜性能的影响二、包覆硫酸钡用量对膜性能的影响将纳米碳酸钙采用0%、5%、10%、15%(按纳米碳酸钙干基的)等不同量的硫酸钡进行包覆，考察硫酸钡用量对薄膜性能的影响。纳米碳酸钙的形态为立方体，加入硫酸钡包覆纳米碳酸钙主要目的是形成具有海棉结构的沉积层，产生一定的空隙率，改善分散性，提升光的透光率，进而提高透明性。由表可知：随着硫酸钡用量的增加，纳米碳酸钙被硫酸钡包覆，分散性和光透光率变好，当用量达到10%以上后，透光率变化不大，综合考虑成本因素，确定硫酸钡用量为纳米碳酸钙干基量的10%。包覆硫酸钡的量对膜性能的影响三、表面处理配方对膜性能的影响添加5%～6%的不同表面处理剂进行试验，考察其对纳米碳酸钙及薄膜性能的影响。从下表可以看出，试验1中：硬脂酸皂中亲水的COO-基与Ca2+结合形成硬脂酸钙，包覆在纳米碳酸钙表面形成包覆层，可以提高分散性和降低吸油值。试验2中：磷酸酯是以磷为中心，具有烷氧基的偶联剂，由多个亲油长碳链基团组成，在硬脂酸皂溶液中均匀分散后，与硬脂酸皂一起包覆在纳米碳酸钙表面，可降低吸油值，提高分散性和光透过率。试验3中：柠檬酸三丁酯是一种良好地增塑剂，与PE母粒具有相容性好、增塑效率高、耐候性强，柠檬酸三丁酯溶解于硬脂酸皂中，吸附到纳米碳酸钙表面，提高纳米碳酸钙与PE的相溶性，提高分散性和光透过率。试验4中：通过硬脂酸皂溶解磷酸酯和柠檬酸三丁酯，包覆到纳米碳酸钙表面，硬脂酸皂可提高分散性，磷酸酯偶联剂具有增强效果，柠檬酸三丁酯增加相溶性，可以降低吸油值，提高分散性和提高光透过率。综合来看，试验4配方具有低的吸油值、好的分散性和可见光透过率。表面处理配方对膜性能的影响四、纳米碳酸钙性能本试验制备的纳米碳酸钙与GB/T－中橡胶塑料用纳米碳酸钙指标对比。从表中可以看出，本试验纳米碳酸钙达到I型标准，从图1电镜看平均粒径为40nm，图2激光粒径仪测试D50为0.43μm，D97为6.6μm，具有良好的分散性。本试验的纳米碳酸钙与GB/T-的指标对比五、替代纳米硫酸钡性能对比采用表1配方，将本试验制备的纳米碳酸钙(A)与纳米硫酸钡(B)采用同样份数进行混料、造粒制备母粒，吹膜制备薄膜，并检测其透明性和分散性(表6)。从表6可以看出，采用本试验制成的纳米碳酸钙，制备的薄膜在分散性及透光率等性能上达到纳米硫酸钡指标，而母粒比重2.15g/cm3相比纳米硫酸钡母粒比重小50%以上，同样量的母粒吹膜面积大，可降低母粒的生产成本，具有良好的市场前景。纳米碳酸钙（A）和纳米硫酸钡（B）性能比较

结论

晶形控制剂山梨糖醇用量为纳米碳酸钙的0.6%，按纳米碳酸钙量的10%硫酸钡作为无机表面处剂，采用4%硬脂酸皂、1%酸酯偶联剂和1%柠檬酸酯作为有机表面处理剂，制备的纳米碳酸钙比表面积为30.6m2/g,吸油值为19.2gDOP/g，电镜测试平均粒径为40nm，激光粒径仪测试D50为0.43μm，制备的PE薄膜，具有良好的分散性，透光率可达88.9%。

纳米碳酸钙较纳米硫酸钡具有较小的比重，相比纳米硫酸钡母粒比重小50%以上，同样重量的母粒可吹膜的面积更大，可以降低母粒的生产成本。

文章来源于刘亚雄，《透明母粒用纳米碳酸钙的制备及应用效果评价》，由碳酸钙研究院整理，贵在分享，如有侵权请告知删除！

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