应用｜纳米碳酸钙在降解中的应用实例反馈

           3月11日，由广东省塑料工业协会及其降解塑料专委会、汕头市塑胶行业商会、生物降解材料研究院主办的“2021中国生物降解材料技术与应用论坛”，在佛山潭州会展中心召开。湖北晶毫作为碳酸钙在降解材料里的应用先驱，也参加了此次行业盛会。

   论坛上，嘉宾代表分别就塑料污染治理相关政策解读，生物降解塑料行业发展现状和展望，生物降解塑料制品应用、加工工艺和设备、新型技术等议题展开研讨。其中值得注意的是，多位资深教授提出，把热塑性淀粉（TPS）加填料（碳酸钙）进行共混，可以很好地降低成本。

   下面是文献中描述的在TPS+PBAT+碳酸钙的步骤和性能表征。

1、TPS（加碳酸钙） 与可降解树脂共混

将玉米淀粉和一定量甘油预先混合，按不同配比加入 PBAT、两亲性高分子及改性纳米碳酸钙，经万能高速粉碎机混合，然后在双螺杆挤出机熔融共混，其工艺流程图如图所示。

2、碳酸钙对力学性能的影响

共混后的塑料力学性能较差，为了改善材料的机械性能，向共混体系中加入高厚径比、高比表面积的滑石粉、碳酸钙或其他纳米填料是一种途径。碳酸钙是石灰石、方解石的主要成分，有无定形和结晶型两种，结晶型又包含斜方晶系和六方晶系，晶体呈柱状或菱形，能大幅提高塑料制品的尺寸稳定性、硬度和刚性，改善塑料的加工性能。

图 3.6 同样是淀粉相为 55 phr，碳酸钙含量对 TPS/PBAT 复合材料力学性能影响图。从图中我们可以看出，碳酸钙的加入能大幅提高材料的力学性能。添加共混总量1 wt%的碳酸钙能使材料的拉伸强度为 12.13 MPa，断裂伸长率为 55.98 %，拉伸强度提高了 15.2 %。在不影响断裂伸长率的前提下，碳酸钙能大幅提高材料的拉伸强度，这是因为实验所用的碳酸钙为纳米级、近球型，制备的纳米复合材料更均一、更稳定，材料的力学性能更高。

碳酸钙的增强效果非常明显，且在添加量为 1 wt%时，淀粉塑料能获得较高的拉伸强度和断裂伸长率。

3、碳酸钙对共混体系扭矩及流变性能的影响

淀粉相为 55 phr 时，不同碳酸钙含量对 TPS/PBAT 复合材料的加工扭矩影响图。曲线(a)，(b)，(c)，(d)分别是碳酸钙添加量为复合材料的 0 wt%，0.5 wt%，1wt%，2 wt%的加工扭矩曲线。各曲线均在 175 s 达到平衡点，即材料塑化均匀。图中可以明显看出随着碳酸钙含量的增多，曲线的平衡扭矩越大，当碳酸钙含量为 2 wt%时，复合材料的平衡扭矩达到最大值，为 17.3 Nm。这说明碳酸钙含量对材料的加工性能影响较大，含量越高，塑化所需的扭矩越大。

4、碳酸钙对共混体系的 X-射线衍射

不同碳酸钙含量的 TPS/PBAT 复合材料 X-射线衍射图。曲线(a)为碳酸钙XRD 曲线，(b)，(c)，(d)，(e)的碳酸钙添加量分别为复合材料总量的 0 wt%，0.5 wt%，1 wt%，2 wt%。从曲线(a)上可看出，碳酸钙的结晶性也很强，且在 2θ角为 29.5°峰型最为尖锐。同样，复合材料在 2θ在 13°到 25°区间内的吸收峰并未出现明显变化，说明少量碳酸钙的加入不会影响复合材料的结晶情况。复合材料同时会在 2θ角为 29.2°出现碳酸钙的特征峰，含量越大，特征峰越明显。

（文献参考：《淀粉基全生物降解材料的研究》吴建）

     我公司在新建项目中设计的改进生产线及全新工艺，将会有效提高生产效率及产品性能，所得碳酸钙杂质含量少，产品具有细粉含量高、分散性好、吸油值低等显著特点，特别适用于生物降解塑料应用中的改性（可降解）塑料、透气膜、BOPP膜产品。