为了对比两者对PVC防水卷材性能的影响，采用普通重钙与轻钙进行实验。随着轻钙和重钙含量的增加，撕裂强度均先减小后增大。这是因为碳酸钙与PVC混合，使PVC分子间的相互作用力减小，抵抗外力的能力减弱，导致撕裂强度减小。但随着碳酸钙的增加，粒子出现团聚，存在的应力集中点能有效阻止缺口撕裂。由于不同碳酸钙的加入的同时会使PVC防水卷材的拉伸强度与断裂伸长率降低，综合考虑，优先使用20～30份的重钙。
2018中国非金属矿物粉体材料精细加工技术培训将于9月18-20日在山东淄博召开！届时为您系统讲解矿物粉体超细、超纯、分级、改性、复合、应用中的新技术、新工艺和新装备！
PVC防水卷材具有低温柔性好，断裂伸长率高，拉伸强度高，防水效果好，耐老化，尺寸变化率小，施工简单，环保，寿命长，成本低等优势，在世界各地得到了广泛推广。目前，PVC防水卷材经过不断地生产实践，已经成为高分子防水卷材中技术较为成熟、应用更加广泛的一类，且在欧洲、美洲、亚洲等区域具有良好的发展前景。
碳酸钙作为一种无机填料，广泛应用于塑料加工行业，由于其价格便宜，填充效果良好，因此，在PVC材料中加入碳酸钙，不仅可以降低成本，还可以提高制品的尺寸稳定性，强度与表面光泽等。碳酸钙的种类繁多，主要分为重质碳酸钙，轻质碳酸钙，活性碳酸钙和纳米碳酸钙。选择碳酸钙改性PVC材料还需综合考虑其他加工助剂的影响。
为了对比两者对PVC防水卷材性能的影响，采用普通重钙与轻钙进行实验。选择增塑剂DOP为50份，改变碳酸钙的份数，即份数为0，10，20，30，40，50份。
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碳酸钙对PVC防水卷材拉伸性能的影响
图1、2分别是碳酸钙加入量对PVC防水卷材拉伸强度与断裂伸长率的影响。从图1、2可以看出，随着碳酸钙含量的增加，PVC防水卷材的拉伸强度和断裂伸长率都呈下降趋势。一方面是因为碳酸钙分散在PVC粒子中，加大了PVC分子链的间距，削弱了分子间的作用力；另一方面是因为碳酸钙为无机填料，当它与PVC树脂共混时，分散并不均匀，相容性差，且随着碳酸钙加入量的增加，分散变得更加困难，使粒子的团聚现象发生，导致银纹及裂纹的出现。同时还可以看出，在加入等同量的情况下，重钙的拉伸强度和断裂伸长率均大于轻钙。这是由轻钙与重钙的结构所决定的。根据增强机理可知，粒径越小，填料的比表面积越大，与聚合物的接触面积就越大且结合力越大，增强作用就越好。其中重钙是由机械方法制得，表面粗糙，粒径较小，比表面积较大。轻钙是由化学方法制得，表面光滑，粒径较大，比表面积较小。所以，在填充量相同的情况下，与轻钙相比，重钙对PVC的拉伸性能更有效。
■－轻钙;●－重钙。
图1碳酸钙加入量对PVC防水卷材拉伸强度的影响
■－轻钙;●－重钙。
图2碳酸钙加入量对PVC防水卷材断裂伸长率的影响
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碳酸钙对PVC防水卷材撕裂性能的影响
图3为碳酸钙加入量对PVC防水卷材撕裂强度的影响。随着轻钙和重钙含量的增加，撕裂强度均先减小后增大。这是因为碳酸钙与PVC混合，使PVC分子间的相互作用力减小，抵抗外力的能力减弱，导致撕裂强度减小。但随着碳酸钙的增加，粒子出现团聚，存在的应力集中点能有效阻止缺口撕裂。从图3中可以看出，在碳酸钙加入量为30份时，撕裂强度达到最小值，分别为60.18和62.34N/mm，均满足GB/T12592—2011对PVC防水卷材撕裂强度(≥50N/mm)的要求。当碳酸钙加入量低于30份时，重钙的撕裂强度大于轻钙的撕裂强度；高于30份时，重钙的撕裂强度小于轻钙的撕裂强度。由于不同碳酸钙的加入的同时会使PVC防水卷材的拉伸强度与断裂伸长率降低，综合考虑，优先使用20～30份的重钙。
■－轻钙;●－重钙。
图3碳酸钙加入量对PVC防水卷材撕裂强度的影响
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碳酸钙对PVC 防水卷材加工性能的影响
图4是碳酸钙加入量对PVC防水卷材加工流变性能的影响结果。由图4可知，轻钙和重钙都会使PVC的塑化转矩和平衡转矩呈现先减小后增大的趋势，在添加量为20份时，塑化转矩跟平衡转矩达到最小值。这是因为加入少量碳酸钙后，碳酸钙颗粒会对PVC树脂起到摩擦作用，促进了PVC树脂的塑化，使其黏度减小，改善了加工性能；随着碳酸钙加入量的增加，PVC颗粒与碳酸钙颗粒的结合难度更大，从而影响了PVC的塑化，使其黏度增大，给加工带来不便。同时可以看出，随着轻钙的加入，塑化时间呈下降趋势，塑化越来越容易，但是随着重钙的加入，塑化时间先减小后增大，在30份时，塑化效率最高。
通过比较轻钙与重钙的塑化转矩、平衡转矩和塑化时间可以看出，添加相同份数重钙的体系的转矩和塑化时间均比轻钙的体系大，说明重钙对PVC防水卷材加工性能的影响较大。这是因为无机填料的粒径越小，比表面积越大，吸附作用就越大，与PVC树脂在塑化过程中产生的摩擦力就越大，塑化转矩与平衡转矩增大，塑化时间增加，加工流变性能差。而重钙的粒径小于轻钙，所以填充重钙的PVC防水卷材的加工性能相对较差。但是结合力学性能，还是优先采用重钙作为PVC防水卷材的无机填料，且份数为20～30份比较合适。
(a)塑化转矩;(b)平衡转矩;(c)塑化时间。■－轻钙;■－重钙。
图4碳酸钙加入量对PVC防水卷材加工性能的影响
结论与思考
随着轻钙与重钙含量的增加，PVC防水卷材的拉伸强度和断裂伸长率降低，使PVA具有高热稳定性，熔融加工范围拓宽了121℃，显著改善了PVA的熔融加工性能。在碳酸钙含量一定的情况下，GCC 填充体系的力学性能优于PCC 填充体系，但加工性能稍差。
从实验结果可以看出，碳酸钙在塑料行业中的添加量对产品的性能有明显的影响，那么在实际生产中，碳酸钙在母料、专用料以及塑料产品中的添加量又该如何斟酌呢？国家建筑材料工业技术情报研究所将于9月18-20日举办2018年中国非金属矿物粉体材料加工技术培训，届时将为大家详细讲解塑料母料的制备工艺及配方。
2018年中国非金属矿物粉体材料加工技术培训
课程三：非金属矿物粉体材料在塑料中的功能改性关键技术
非金属矿物粉体己成为塑料填充、改性、增强的重要材料，聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等约70%的制品添加无机矿物材料。本次培训将针对以下几点为大家讲解非矿粉体材料在塑料中应用关键技术。
1、碳酸钙、滑石、硅灰石、云母等无机粉体在塑料中的应用。主要介绍制造塑料中应用的直接混入法和母料法，以及每种方法优缺点、适用的领域等。
2、常用塑料母料制备工艺及配方设计。包括碳酸钙、滑石、硅灰石、云母等母料加工工艺及装备选择、母料配方设计等。
3、化学助剂在无机粉体改性中的应用。化学助剂种类介绍，在不同无机粉体改性中改性剂选择、多元复合使用、以及添加量和改性效果。
4、无机矿物功能改性粉体及功能改性母料应用及市场。
授课老师：徐同考 教授级高工（中国塑料加工工业协会改性塑料专委会）
徐同考教授1985年至今一直致力于塑料填充改性生产加工、产品开发、应用研究，系统地研究开发了碳酸钙、滑石粉、硅灰石、云母等多种无机粉体在塑料中的应用工艺先进技术。特别是将无机粉体功能改性新技术、新设备、新材料及产品加工、生产、应用新技术无私奉献给社会，推动了无机矿物材料与高分子聚合物交叉学科的有机联姻，为实现民族工业科学发展作出了贡献！
