一、降低成本，减少树脂用量

• 经济填充作用：碳酸钙价格仅为 PVC 树脂的 1/5~1/3，在型材中添加量可达 10%~30%（甚至更高），替代部分 PVC 树脂，显著降低原材料成本。例如，在非承重的异型材（如装饰线条）中，碳酸钙添加量可接近 40%。
• 平衡配方体系：作为惰性填料，碳酸钙不参与 PVC 的热塑化反应，可在保证型材基本力学性能的前提下，减少高价助剂（如加工助剂、冲击改性剂）的用量。

二、改善型材力学性能

• 增强刚性与尺寸稳定性：
  • 碳酸钙的刚性远高于 PVC 树脂，均匀分散后可抑制型材在挤出过程中的形变，提升产品挺度。例如，添加 15% 重质碳酸钙的 PVC 型材，弯曲模量可提高 10%~15%，适合制作窗框、门框等承重部件。
  • 降低收缩率：碳酸钙的热膨胀系数（约 10×10⁻⁶/℃）远低于 PVC（约 50×10⁻⁶/℃），可减少型材冷却后的收缩变形（收缩率降低 20%~30%），提高尺寸精度（如型材对角线偏差缩小）。
• 冲击性能调控：
  • 普通碳酸钙（如重钙）添加量过高（>20%）可能导致型材脆性增加，需搭配冲击改性剂（如 CPE、ACR）协同作用。
  • 超细活性碳酸钙（如表面经硬脂酸处理的轻钙，粒径 <2μm）可通过 “微裂纹增韧” 机制，在提升刚性的同时小幅改善冲击强度（缺口冲击强度提高 5%~8%）。

三、优化加工工艺性能

• 促进塑化与熔体均匀性：
  • 碳酸钙颗粒的表面粗糙度可增加 PVC 树脂与螺杆的摩擦力，促进物料在挤出机内的剪切塑化，尤其适合高钙配方（如添加 30% 以上碳酸钙）的型材生产。
  • 改善熔体流动性：超细活性碳酸钙因表面包覆有机物，与 PVC 相容性更好，可降低熔体粘度（转矩降低 10%~15%），减少挤出机负荷，提高生产效率（挤出速度提升 5%~10%）。
• 抗粘辊与脱模辅助：
  • 碳酸钙的无机特性可减少熔融物料对挤出模具和定型套的粘附，降低 “糊料” 风险，延长模具清洁周期（尤其适用于透明或浅色型材）。

四、提升耐候性与功能性

• 耐老化性能增强：
  • 碳酸钙（尤其是方解石型）的碱性（pH≈9~10）可中和 PVC 降解产生的 HCl，延缓树脂老化，延长型材使用寿命。例如，添加 20% 活性碳酸钙的型材，在紫外老化试验中变色等级可提升 1~2 级。
  • 与稳定剂协同作用：碳酸钙可吸附 PVC 加工过程中残留的游离酸，减少对热稳定剂（如铅盐、钙锌复合稳定剂）的消耗，增强配方稳定性。
• 功能性拓展：
  • 隔热性：碳酸钙的导热系数（约 0.5W/(m・K)）低于 PVC（约 0.15W/(m・K)），高填充型材可轻微降低热传导效率，辅助提升门窗的隔热性能（K 值降低 0.1~0.2W/(m²・K)）。
  • 阻燃性：碳酸钙本身不燃，且在高温下释放结晶水（仅轻质碳酸钙含结晶水），可辅助提升型材的阻燃等级（氧指数提高 1~2%）。

五、配方设计与应用要点

1. 碳酸钙类型选择

2. 表面处理要求

• 必要性：PVC 为非极性树脂，碳酸钙为极性填料，未经处理易导致界面缺陷（如 “白点”、力学性能下降）。
• 改性工艺：
  • 硬脂酸包覆：用量约 1%~2%，降低表面能，改善分散性，减少型材表面析出。
  • 偶联剂处理：如钛酸酯、铝酸酯偶联剂，用量 0.5%~1%，增强填料 - 树脂界面结合力，提升抗冲击性能。

3. 添加比例控制

• 常规范围：10%~25%（质量分数），兼顾成本与性能。
  • 低端型材：可至 30%~40%，但需增加冲击改性剂（如 CPE 添加量从 8% 增至 12%）。
  • 高端门窗型材：建议≤15%，以保证低温韧性（-10℃冲击强度≥15kJ/m²）和焊接强度（焊接角破坏力≥3500N）。

4. 协同助剂搭配

• 热稳定剂：碳酸钙可能吸附部分稳定剂，高钙配方需适当增加稳定剂用量（如铅盐类增加 10%~15%）。
• 加工助剂：添加 ACR（丙烯酸酯类加工助剂）可改善高钙体系的熔体强度，防止挤出型材出现 “竹节纹”。
• 润滑剂：需平衡内外润滑，避免碳酸钙过量导致熔体塑化不足（如增加石蜡类外润滑剂 0.1%~0.3%）。

六、典型应用场景

• 门窗主型材（如窗框、扇框）：采用 15%~20% 活性轻钙 + PVC + 铅盐稳定剂 + CPE，满足 GB/T 8814-2017《门、窗用未增塑聚氯乙烯（PVC-U）型材》对弯曲弹性模量（≥2000MPa）和加热后状态（无气泡、裂痕）的要求。
• 装饰异型材（如百叶窗、格栅）：使用 30%~40% 重钙 + PVC + 钙锌稳定剂，降低成本的同时保证挤出成型性。
• 透明 / 半透明型材（如灯罩、装饰条）：选用 5%~10% 超细活性轻钙（粒径 < 1μm），避免填料团聚影响透光率（透光率≥80%）。

七、常见问题与解决方案

总结