随着超细粉体加工技术的发展，采用重质碳酸钙对聚丙烯（PP）进行共混改性是学术界和工业界研究的一个重要方向，可广泛用于管材、薄膜、注塑件和中空制品的生产。
采用立式环辊磨加工四种不同原矿的超细重质碳酸钙，并将其添加到聚丙烯基体中制备碳酸钙/聚丙烯复合材料，以考察不同原矿加工的超细碳酸钙对聚丙烯综合性能的影响。
1、实验原料
超白大方解碳酸钙：江西广源化工有限责任公司产品；
大理石碳酸钙：四川宝兴；
白云石碳酸钙：辽宁海城；
小方解碳酸钙：广东连州。
表1 不同原矿加工的重质碳酸钙物理指标
表2 不同原矿加工的重质碳酸钙化学组分
图1 不同原矿加工的重质碳酸钙扫描电镜图
2、不同碳酸钙/聚丙烯的熔体流动性能
采用大方解碳酸钙制备的复合材料的熔融指数最大，大理石碳酸钙和白云石碳酸钙制备的复合材料的熔融指数相当，而小方解碳酸钙制备的复合材料的熔融指数最小。
表3 不同原矿碳酸钙/聚丙烯（PP）复合材料的熔融指数
复合材料熔融指数的差异与四种碳酸钙的吸油值存在一定的关系。理论上讲，无机粉体的吸油值大，则相应地增加了对树脂熔体的吸附，并降低了熔体的流动速率，这与吸油值的测试结果是一致的。同时，复合材料熔融指数的差异也与碳酸钙粒子的形貌有着较大的关系，大方解石生产的碳酸钙颗粒表面光滑和结晶完整，有助于与树脂和助剂更好的相容和包覆，并最终提高其加工流动性。
3、不同碳酸钙/聚丙烯的冲击性能
不管是简支梁冲击强度还是悬臂梁冲击强度，采用小方解石生产的碳酸钙冲击强度是最高的，其次是大理石，再次是大方解石，采用白云石其冲击强度最低。
表4 不同原矿碳酸钙/聚丙烯（PP）冲击强度
4、不同碳酸钙/聚丙烯的拉伸和弯曲性能
大方解碳酸钙/聚丙烯的拉伸强度和断裂伸长率是最大的，其次是小方解石，再次是大理石，白云石的拉伸强度和断裂伸长率最低。从弯曲强度看，大理石碳酸钙/聚丙烯的弯曲强度是最大，其次是小方解石，大方解石碳酸钙/聚丙烯的弯曲强度与白云石的相接近。
表5 不同原矿碳酸钙/聚丙烯（PP）的拉伸和弯曲强度
5、不同碳酸钙/聚丙烯的硬度和密度
采用大方解碳酸钙制备的样板其硬度和密度要低于其他三种碳酸钙，说明采用大方解石其制品更软更轻。随着”节能环保”越来越成为人们广泛关注的话题，轻量化已逐渐成为塑料加工领域的一个发展方向，采用大方解石重质碳酸钙有助于塑料制品的轻量化。
表6 不同原矿碳酸钙/聚丙烯（PP）的硬度和密度
6、不同碳酸钙/聚丙烯的热变形温度
热变形温度，是表达被测物体的受热与变形之间关系的系数，是衡量高分子材料耐热性优劣的一种量度。一般而言，热变形温度高，材料不易变形，热变形温度低，材料不适用于高温场合。
表7 不同原矿碳酸钙/聚丙烯（PP）的热变形温度
采用大方解石加工的大方解碳酸钙其热变形温度要大于其他三种碳酸钙，说明大方解石生产的碳酸钙改性聚丙烯耐热性更高。
7、不同碳酸钙/聚丙烯的断面形貌
断裂面形貌扫描电镜可以直观的反映出碳酸钙与聚丙烯体系的相容性，同时可以直观描述碳酸钙粒子分散于聚丙烯基材中的分散状态。
图2 不同原矿碳酸钙/聚丙烯（PP）的断裂面形貌扫描电镜照片
大方解碳酸钙粒子与PP基材形成了良好的分散连续状态，无明显的大颗粒凸显；采用小方解碳酸钙，有部分的小颗粒凸显，碳酸钙粒子与PP基材形成了较好的分散状态；采用大理石碳酸钙，有较大的颗粒的凸显，碳酸钙粒子与PP基材没有达到良好的分散状态；采用白云石碳酸钙，除了有较大的粒子凸显，碳酸钙粒子与PP基材之间还存在着孔洞，这是由于填料分散不均匀造成的一种材料缺陷。
8、结论
（1）大方解石加工的碳酸钙具有产品白度高、纯度高、杂质少和粒子形貌规则均匀的特点。
（2）采用大方解石加工的碳酸钙改性聚丙烯产品加工流动性、拉伸强度、伸长率要优于其他原矿加工的碳酸钙，同时制品具有硬度更低、密度更小和耐热温度更高的特性。
（3）采用小方解石或大理石加工的碳酸钙改性聚丙烯，其冲击强度和弯曲强度要优于大方解或白云石加工的碳酸钙改性聚丙烯。
（4）采用大方解石加工的碳酸钙粉体在复合材料体系中的分散性要优于其他原矿加工的碳酸钙，其与聚丙烯基材的相容性更好。
资料来源：不同原矿加工的重质碳酸钙改性聚丙烯的综合研究
编辑整理：中国粉体技术网
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