中国粉体网讯 聚烯烃（聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚4-甲基-1-戊烯等）透气膜是以碳酸钙、二氧化硅、黏土、二氧化钛等作为无机填料填充聚烯烃，通过压延或流延、吹塑方法制成薄膜，然后经单向或双向拉伸形成可透气薄膜。透气膜产品可广泛用于婴儿/成人纸尿裤、个人卫生用品、防护服、食品保鲜、建筑外墙透湿防水材料等领域。
1透气膜制备技术
1.1透气膜与碳酸钙“成孔剂”
从功能上看，透气膜允许水蒸气扩散透过但阻隔液态水渗漏。透气膜的孔径非常微细（约0.01～10um），只能透过粒径约为0.4nm的水蒸气分子，因此一般水滴无法透过。给透气膜“造孔”的正是碳酸钙等无机填料，在透气膜制备工艺过程中，碳酸钙微粒（1~10μm）与正在定型的塑料膜基体结合处发生分离而形成均匀微孔。
在下游应用中，碳酸钙粒径大小和分布决定其粉体流动性，能直接影响透气膜的生产速度和工艺稳定性，对透气膜的拉伸成孔性、孔结构、透气性能和力学性能有决定性作用。
透气膜与填料“致孔”微观结构
1.2透气膜与碳酸钙关键指标
透气膜用碳酸钙性能指标：熔指：1.0～2.5g/min；水份含量：<0.2%；灰份：45～65wt%；白度：≥90%。粒径范围：20μm（625目）~5μm（2500目）。此外，碳酸钙高疏水性，高流动性、低吸油值等都是重要指标。
透气膜性能指标：克重：18～30g/m2；WVTR：3000～8000g/m2/day；纵向拉伸强度：15~20MPa；横向拉伸强度：6~9MPa；纵向伸长率：230～300%；横向伸长率：330～450%；收缩率：3%。
从微观角度分析，碳酸钙粒径过小，分散性变差，吸油值高，容易造成膜的品质不稳定，增加与树脂混合时的工作强度；粒径过大，流延后的膜的孔隙变大，导致透水无法应用。
1.3透气膜工艺优化方向
除了上述碳酸钙的关键指标，高分子材料透气应用技术的难点也体现在传统流延设备材料受热不均、材料搅拌混合性能不强等方面。
综合来看，透气膜生产有以下三大关键工艺：
（1）采用油加热方式取代传统的电加热方式，导热油加热、传热性能好，相比电加热能耗低，可使流延机上的材料受热更均匀，增加材料的塑性。
（2）把传统的单螺杆挤出方式改为双螺杆多层共挤出方式，使挤出量大幅增加，材料搅拌更均匀，产品品质更优异。
（3）碳酸钙是透气膜的关键核心材料之一，其性能决定了透气膜的生产速度和工艺稳定性，并直接影响着透气膜的孔结构、透气性能和力学性能。如何通过物理和化学作用（湿法研磨+改性），使无机碳酸钙颗粒在高分子基体中均匀分散，且两者之间有较强的界面相互作用，从而使拉伸过程中碳酸钙填料与高分子基体两相之间产生均匀微细的孔隙，是目前透气膜专用碳酸钙研发的关键所在。
2透气膜产业发展现状
随着三胎政策开放，人口老龄化加剧，国内纸尿裤、个人卫生用品需求量大幅度增加。虽然近两年人口增长缓慢，但疫情影响，全球范围内对医用防护服、口罩等物资的需求仍是居高不下，从长远看“三胎”这片市场迟早会释放。目前，除了稳定的女性卫生用品市场，亚洲与非洲是纸尿裤产品需求量最大的集中地，宝洁的“帮宝适”和金佰利的 “好奇”都在非洲投建大批新厂，因此透气膜和专用碳酸钙的需求不断加码。
碳酸钙生产企业中，四川贡嘎雪新材料、常州盖亚、安徽江东科技粉业、池州锐强新材料以及国外欧米亚等都有一定的透气膜专用钙粉产能。此外，如东莞五全机械、长沙万荣粉体设备等碳酸钙超细粉碎设备商，也都看好这一市场。在2021年6月，广西壮族自治区工信厅印发了《广西工业产业结构调整指导目录(2021年本)》，对广西区域内14个产业的结构调整指导类别进行了明确划定。其中明确指出，鼓励发展透气膜用、密封胶用和油墨用等高端工业专用型碳酸钙产品。
在这样的发展环境中，透气膜与碳酸钙致孔剂顺势而起，产业链关键技术和关键材料的迅速发展可以预见。
2021年11月3日，聚石化学（688669）以1.32亿元收购广东冠臻科技有限公司55%的股权，成为冠臻科技控股股东。聚石化学表示，按计划聚石化学（长沙）有限公司将与冠臻科技进行产能合并、资源整合，形成年产能约4.35万吨的规模化量产，进一步降低生产成本、采购成本，公司有望成为全国最大的透气膜生产商。
2021年12月，河南省科学技术厅将河南鑫泰钙业有限公司对“透气膜功能性碳酸钙高分子新材料关键技术研究项目”的研发需求以“揭榜挂帅”的形式进行对接公示。
2019年12月，池州市锐强新材料有限公司在池州高新技术产业开发区投建“年产5000吨聚乙烯防水透气膜专用料和5000吨纳米碳酸钙生产项目（一期）”，生产车间安装自动上料系统、高混机、75双螺杆挤出机、水环模面热切造粒辅机生产系统等生产设备30余台套。
2019年6月，安徽江东科技粉业有限公司在泾县云岭镇兰山工业园投建“年产5万吨透气膜碳酸钙建设项目”，生产600—800目透气膜用重质碳酸钙。
除了上述新建投产的一些透气膜和碳酸钙项目，专注改性塑料领域的金发科技早在2005年便开始致力于PE透气膜材料的研究。目前，金发科技医用防护服用透气膜的年销量超过2万吨，其透气膜材料具有高静水压、高透气量、高耐磨、高耐渗等优点，可满足GB19082-2009和EN340:2003一次性防护服标准的要求。
3碳酸钙研究进展
3.1欧米亚透气膜用碳酸钙
欧米亚公司以表面处理技术赋予透气膜专用碳酸钙Omyafilm®良好的分散性、热稳定性以及疏水性。此外，由于碳酸钙的粒径对于透气膜形成最佳的微孔结构至关重要，进而决定产品的透气性以及机械性能。欧米亚透气膜专用碳酸钙的粒径分布设计的足够“窄”。欧米亚指出，受控的粒径尺寸不仅能降低薄膜次品率，而且是优化共混性能的关键。
3.2四川贡嘎雪新材料有限责任公司
透气膜专用碳酸钙是“贡嘎雪”六大功能型碳酸钙产品之一，采用湿法工艺生产，具有较好的亲油性、良好分散性、低吸油性，帮助下游降低成本、增强功能。其生产工艺如下：首先将大理石破碎至直径为40～70μm，按照重量比大理石粉︰水︰高分子表面活性剂=1︰0.2～1.5︰0.001～0.1将三者混匀后球磨过滤；再脱水至含水量不大于1%，解散团聚粉体，再干燥至含水量不大于0.2%，加入占干燥后粉料总重量0.5～3%的活化剂，在110～140℃充分反应，冷却，混匀，包装即可。
3.3东莞市五全机械有限公司
五全机械通过干法研磨、二次分级及高包覆率改性等工艺，生产出高品质透气膜致孔剂用碳酸钙。结合实际生产，五全机械深入研究了透气膜中填料（致孔剂）的关键问题，并通过设备研发完成粉体深加工。粒径大小分布决定透气膜孔径大小，通过高精度二次分级技术完成碳酸钙粒径分布控制。碳酸钙的表面处理决定透气膜成孔率，通过钉盘活化机进行均匀的高效率的碳酸钙包覆活化。
五全机械高精度二次分级机
结语
目前，国内生产透气膜用碳酸钙的企业逐渐增加，发挥关键作用的钙粉指标不断被优化。但是，高品质的透气膜专用碳酸钙依旧是产能规模小、产品质量良莠不齐的局面。
信息来源：粉体网、金融界、金发科技、百度学术、东莞五全机械、四川贡嘎雪新材料、欧米亚、盖亚材料、中国建材报、河南省科技厅、泾县人民政府、贵池区生态环境分局等
