近年来，随着碳酸钙加工技术与表面处理技术的飞速发展，其在塑料复合材料中的应用已突破传统认知 —— 不仅能降低制品成本，更可改善多项性能，部分性能甚至具备独特优势。加之微发泡技术的日益成熟与空芯碳酸钙技术的成功研发，碳酸钙复合材料减重技术即将迈入产业化阶段。由此可预见，未来塑料碳酸钙复合材料将打破 “降低成本、降低性能、提高填充量” 的传统框架，形成 “降低复合产品成本、降低复合产品密度、提高复合制品性能” 的全新格局，碳酸钙也将从传统填充剂升级为功能性改性剂。

传统塑料碳酸钙复合材料并非单纯降低性能，其对复合材料的影响具有双面性。本文将详细阐述碳酸钙在塑料改性中的正面作用与负面作用，为行业研发方向提供参考，助力企业取长补短、优化应用方案。

一、碳酸钙的正面改性作用

（一）环保功效

1. 节省石油资源：以 PE 材料中 30% 的碳酸钙填充量计算，若年生产 300 万吨塑料包装袋，可节省 90 万吨石基树脂，对应减少 270 万吨石油消耗。

2. 赋予环保性能：焚烧处理的塑料垃圾袋中添加碳酸钙，可通过热膨胀产生微细小孔，增大燃烧面积、提升燃烧速度。例如，含 30% 碳酸钙的聚乙烯塑料膜燃烧时间从纯塑料膜的 12 秒缩短至 4 秒。同时，碳酸钙的灯芯效应能促进焚烧更彻底，减少黑烟释放；其碱性特质可吸收酸性气体，降低毒烟排放与酸雨产生几率。日本已明确规定，焚烧用塑料垃圾袋需含 30% 碳酸钙，以实现低发热量、不滴落、不冒黑烟的环保焚烧效果，减轻二次公害并保护焚化炉。

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（二）普遍改性功效

1. 提高刚性：改善复合材料的弯曲强度、弯曲模量、硬度与耐磨性。对于塑料薄膜，刚性提升可增加挺度，利于平整卷曲。

2. 提升尺寸稳定性：有效降低复合材料的收缩率、翘曲度、线膨胀系数与蠕变现象，促进材料各向同性。

3. 增强耐热性：通过吸收促进树脂分解的物质，提升复合材料热稳定性。例如 PBAT / 碳酸钙复合材料的热稳定性显著优于纯 PBAT；在 PVC 制品中添加轻质碳酸钙，可吸收分解产生的氯化氢，大幅改善加工热稳定性。

4. 改善抗撕裂性能：缓解塑料薄膜（尤其 PBS、PLA、PHA 类脂肪族聚酯薄膜）纵向强度高、横向强度低的缺陷，提升材料各向同性程度，增强抗撕裂能力。

（三）特殊改性性能

1. 对拉伸与冲击性能的影响：改性效果受碳酸钙粒度与表面处理质量影响。粒径 1000 目以下以增量为主；1000~3000 目、添加量 10% 以下有一定改性效果；5000 目以上的功能性碳酸钙可显著改善拉伸强度与冲击强度。纳米级碳酸钙因分散难度高，目前改性效果与 8000 目碳酸钙相当。经优质表面处理的适粒径碳酸钙，改性效果更突出，如均聚 PP/CaCO3 复合材料的缺口冲击强度较基体塑料可提升一倍以上。

2. 燃烧抑烟作用：能与燃烧产生的卤化氢反应生成稳定的 CaCl2，适用于氯乙烯、氯磺化聚乙烯等含卤聚合物。粒度越细，比表面积越大，抑烟效果越佳。

3. 抗粘连功能：作为开口剂，可改善吹塑筒状薄膜的开口性，避免卷曲时粘连。

4. 增大导热速率：加速吹塑薄膜膜泡冷却，提升生产效率与挤出机产量。例如 PVC 片材中添加 25% 轻质碳酸钙后，加热至 200℃仅需 3.5 秒，较纯 PVC 片材的 10.8 秒提升 3 倍导热速率。

5. 提高流动性：降低复合体系熔体粘度与挤出机扭矩，提升产量。流动性排序为：大方解石碳酸钙 > 大理石碳酸钙、白云石碳酸钙 > 小方解石碳酸钙 > 轻质碳酸钙。

6. 配色相关性能：高白度碳酸钙（如大方解石碳酸钙）可替代部分钛白粉，降低成本；但本色为白色，会影响鲜艳彩色与纯黑色的调配，且不同产地碳酸钙带有的色光（如四川产偏蓝、广西产偏红、江西产偏青）会影响颜色纯正性，需根据主着色剂色光匹配使用。同时，碳酸钙可降低塑料制品光泽度，发挥消光作用，改善散光性。

7. 增加透气性能：拉伸填充碳酸钙的塑料薄膜时，会形成仅透水蒸气、不透液态水的微小气孔，适用于生产透气膜（需选用 3000 目、粒径分布窄的碳酸钙）。

8. 促进降解：埋于地下的含碳酸钙聚乙烯塑料袋中，碳酸钙可与二氧化碳、水反应生成可溶于水的 Ca (HCO3) 2，在薄膜上形成微孔，增大与空气、微生物的接触面积，加速降解。

9. 成核作用：纳米 CaCO3 可诱导聚丙烯结晶成核，增加 β 晶含量，提升冲击韧性。

10. 降低吸水性：PA / 碳酸钙复合材料吸水率低于纯 PA 树脂，如 PA6 中填充 25% 碳酸钙，吸水率可降低 56%。

11. 改善表面性能：增加复合材料表面张力与吸附性，优化电镀性、涂覆性与印刷性能。

12. 对发泡的影响：需控制粒径、添加量、分散性与含水量。粒径 5μm 以下且不团聚时，可作为成核剂促进发泡；推荐选用 3000 目（4μm）碳酸钙，添加量 10%-30% 为宜，分散均匀且含水量低于 0.5% 时，能细化泡孔、提升发泡质量。

（四）其他正面作用

此外，碳酸钙还可提高复合材料的耐磨性与硬度，进一步拓展其应用场景。

二、碳酸钙的负面改性作用及应对方案

（一）增大复合材料密度

碳酸钙填充后会使复合材料密度上升，抵消部分成本优势。不同品种碳酸钙密度排序为：轻质碳酸钙 < 大方解石碳酸钙 < 大理石碳酸钙 < 白云石碳酸钙 < 小方解石碳酸钙。

应对方案：

1. 制品拉伸减重：通过拉伸使塑料与碳酸钙间产生形变空隙，小幅降低密度。例如 30% 碳酸钙填充聚乙烯薄膜，拉伸后密度从 1.2g/cm³ 降至 1.1g/cm³，适用于扁丝、吹塑膜等拉伸成型制品。

2. 制品微发泡减重：利用填料吸收的水分进行微发泡，可大幅降低密度且性能基本保持稳定。例如 50% 轻量化碳酸钙复合材料生产的薄膜，密度最低可达 0.7g/cm³，减重 45%。

3. 空芯填充减重：通过无机粉体空芯化技术制备空芯碳酸钙，密度可降至 0.7g/cm³ 左右，从源头降低复合材料密度。

（二）降低复合材料光泽度

碳酸钙的加工工艺与品种会影响制品表面光泽度，光泽度排序为：湿法工艺产品 > 干法工艺产品（轻质碳酸钙 > 大方解石碳酸钙 > 大理石碳酸钙 > 小方解石碳酸钙 > 白云石碳酸钙）。

（三）降低复合材料透明性

常规尺寸碳酸钙的折射率与聚乙烯、聚丙烯等树脂差异较大，会影响薄膜透明度。仅 200 纳米以下的纳米碳酸钙，因光波可绕射，不会影响透明性。

（四）降低断裂伸长率

碳酸钙的高刚性会限制大分子链运动，降低复合材料的延展性，导致断裂伸长率下降。

（五）影响拉伸强度与冲击强度

碳酸钙颗粒过大或表面处理不佳时，会显著降低复合材料的拉伸强度与冲击强度，其中拉伸强度下降更为明显。

（六）增大应力发白现象

大量填充碳酸钙后，制品拉伸时会产生更多空隙与银纹，强化树脂本身的应力发白现象。

（七）加速制品老化

所有无机粉体均会加速复合材料老化，碳酸钙也不例外。

（八）降低材料连接强度

对于薄膜制品，会降低热合强度；对于管材制品，会降低焊接强度。