1400塊的智能鎖說壞就壞！背后“元兇”竟是碳酸鈣？

近期，工貿(mào)領(lǐng)域某知名博主發(fā)文稱：

“花了1400塊買的某知名品牌的智能鎖，用了不到一年，塑料殼上的卡扣就斷了，關(guān)門時(shí)候連著電池掉下來差點(diǎn)砸傷我的手。從斷裂的橫截面看，箭頭灰白色的應(yīng)該是加入過量的碳酸鈣導(dǎo)致變脆。塑料制品加碳酸鈣很常見，可以改變物理性能和降低成本，但是加過量就是偷工減料。這個(gè)上千塊的東西，選這種質(zhì)量的外殼，這就太過分了。那個(gè)塑料外殼廠家估計(jì)也是為了打價(jià)格戰(zhàn)，這里可以省幾毛錢下來，但是口碑砸了！”

塑料制品中的原料、助劑和填料有很多種，問題的源頭到底是不是碳酸鈣加入過量了呢？也有網(wǎng)友在后面留言稱：

“今年發(fā)現(xiàn)添加的情況嚴(yán)重了，動不動過10個(gè)灰的情況。導(dǎo)致我們回收塑料的也很無奈，看著不錯的東西添加太多填充導(dǎo)致回收價(jià)值低?？蛻暨€想當(dāng)沒填充價(jià)格賣……”

據(jù)中國粉體網(wǎng)從中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所的專家獲悉，碳酸鈣作為塑料填料主要發(fā)揮三大功能：降低成本、改善性能及賦予特殊功能。從粒徑維度分析，粗粒徑碳酸鈣(平均粒徑大且分布寬)僅適用于塑料泡沫板及深色制品等低端應(yīng)用，不僅無法實(shí)現(xiàn)增韌增強(qiáng)效果，反而對塑料制品的性能產(chǎn)生負(fù)面影響。

專家指出，碳酸鈣的粒徑越小，填充到塑料中的效果越佳，制品強(qiáng)度也相應(yīng)增加。碳酸鈣的添加對塑料物理機(jī)械性能的影響主要表現(xiàn)為：隨著填充量增加，塑料制品的比重、表面硬度及剛性呈正向提升，同時(shí)彎曲強(qiáng)度、耐磨性、抗撕裂性、絕緣性能、尺寸穩(wěn)定性和流變特性等均獲得改善；然而，材料的韌性指標(biāo)(如斷裂伸長率和沖擊強(qiáng)度)及表面光澤度則呈現(xiàn)下降趨勢。

添加碳酸鈣對塑料力學(xué)性能的影響

由深圳大學(xué)材料學(xué)院左建東、深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院羅超云及深圳市高分子行業(yè)協(xié)會秘書長王文廣主編的《塑料助劑與配方設(shè)計(jì)》一書中提到：在填料用量較大時(shí)，對樹脂力學(xué)性能的削弱是非常明顯的。因此在大多數(shù)填料含量超過20%、產(chǎn)品力學(xué)性能要求較高的配方中，往往需要加入增韌劑。

增韌劑的選擇需充分考慮與樹脂和填料間的相容性，特別是與樹脂的相容性，與樹脂相容性不好的增韌劑往往起不到較好的效果。某些增韌劑同時(shí)具有增容劑的作用，因此可以考慮兩者合一，如PP填充配方中，POE-g-MAH既是增容劑，又有增韌的作用。

由于增韌劑的成本往往較高，因此其用量不宜過高，但太少也達(dá)不到增韌效果。增韌劑的用量也需要根據(jù)填料的用量、增容劑的用量、增容劑的種類及產(chǎn)品性能的要求確定，一般用量在4%～15%之間。

《塑料助劑與配方設(shè)計(jì)》一書中舉了一個(gè)ABS填充配方的實(shí)例：ABS填充母料的平均使用量約為ABS的20%～30%，有的甚至達(dá)到40%以上。填料填充量一般在20%～40%，多用于電子電器及家電產(chǎn)品中。無機(jī)填料在和ABS混合之前進(jìn)行嚴(yán)格的表面處理是提高材料性能的關(guān)鍵技術(shù)之一，此外提高無機(jī)粉體和基體結(jié)合力的增容劑和合適的增韌劑也是非常必要的。

專家指出：對碳酸鈣進(jìn)行表面處理，然后加入塑料基體樹脂中，即是實(shí)現(xiàn)碳酸鈣填充復(fù)合材料的耐熱、耐低溫、增韌、增強(qiáng)于一體的低成本改性方法。如HDPE/碳酸鈣增韌體系，使用1250目碳酸鈣，經(jīng)烷基羧酸鹽偶聯(lián)體系高效活化處理后，在HDPE（2100J）中填充量高達(dá)50%時(shí)，復(fù)合體系的沖擊強(qiáng)度提高5倍以上。而未處理和用其他材料處理的效果則大不相同。

由中國塑料加工工業(yè)協(xié)會塑料助劑專業(yè)委員會編寫的《塑料助劑與配方設(shè)計(jì)技術(shù)》一書中指出：

“對于塑料加工企業(yè)來說，粉體材料的粒徑越小，填充塑料的力學(xué)性能越好，但其前提是粉體材料必須以顆粒的形式像大海中的海島一樣均勻分布在塑料基體中，這些顆粒的尺寸、形狀、表面狀態(tài)（比表面積以及是否經(jīng)過表面處理）直接決定著填充材料的性能和使用無機(jī)粉體材料的整體效果。

遺憾的是，目前由輕鈣企業(yè)提供給我們塑料加工企業(yè)的產(chǎn)品都是大大小小的凝聚體（二次粒子），而我們塑料加工企業(yè)現(xiàn)有的加工設(shè)備還不足以在加工過程中將這些凝聚體打散，形成真正意義上的小尺度海島結(jié)構(gòu)，不僅不能顯現(xiàn)出優(yōu)異的性能，還有可能成為材料內(nèi)部的缺陷，造成填充塑料性能的劣化。

因此在沒有解決好分散技術(shù)的時(shí)候，片面追求顆粒微細(xì)化和納米化是不現(xiàn)實(shí)的，這也是目前眾多納米碳酸鈣生產(chǎn)線有其名無其實(shí)的重要原因。”

專家指出：任何事物都具有兩面性，在改善某一性能時(shí)，可能降低其他性能，可謂顧此失彼。因此在設(shè)計(jì)配方時(shí)，一定要全面考慮，盡可能不影響其他性能。

對于智能鎖用塑料制品出現(xiàn)的問題，碳酸鈣填料加入過量可能是其重要原因之一，但是并不能十分確定。就像另一位網(wǎng)友的留言說道：

“從缺口情況看，應(yīng)該是用水口料回收料比例高了，碳酸鈣加多的情況一般都是變脆為主，端面鋒利不拉絲。我在模具注塑公司待過，從事塑料殼體產(chǎn)品設(shè)計(jì)20年。”

通過分析，我們也可以了解，塑料的質(zhì)量跟原料配方、加工工藝等整個(gè)體系有著復(fù)雜而緊密的關(guān)系，要想找到真正的原因，恐怕還需塑料加工行業(yè)的專家為我們“答疑解惑”。

參考來源：

[1]郝小非等：碳酸鈣加工應(yīng)用現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所

[2]左建東，羅超云，王文廣主編：塑料助劑與配方設(shè)計(jì)，化學(xué)工業(yè)出版社

[3]中國塑料加工工業(yè)協(xié)會塑料助劑專業(yè)委員會：塑料助劑與配方設(shè)計(jì)技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社