分散性對PP-nano-CaCO3復(fù)合材料性能的影響.pdf

1、納米碳酸鈣（nano-CaCO3）是已產(chǎn)業(yè)化的少數(shù)納米粉體之一，其作為聚合物的填充材料具有明顯優(yōu)勢，能夠在提高聚合物韌性的同時不損害剛性，并且還具有減少白色污染、環(huán)境友好等環(huán)保優(yōu)勢。由于潛在的經(jīng)濟(jì)效益和巨大的市場應(yīng)用前景，近20年來，nano-CaCO3在塑料行業(yè)的應(yīng)用研究經(jīng)久不衰，各種類型的聚合物/nano-CaCO3復(fù)合材料一直是研究開發(fā)的熱點(diǎn)。
　　聚丙烯（PP）是一種重要的通用塑料，在汽車工業(yè)、家用電器、包裝及建材家具等方

2、面具有廣泛的應(yīng)用，但其耐低溫沖擊性差，較易老化，nano-CaCO3對PP改性的研究受到廣泛關(guān)注。眾所周知，nano-CaCO3在基體中均勻分散是復(fù)合材料具有良好性能的保證，而對nano-CaCO3適當(dāng)?shù)谋砻娓男允瞧渲械年P(guān)鍵所在?？紤]到實際生產(chǎn)工藝與成本，一些實驗室可以實施的方法和手段難以在工業(yè)生產(chǎn)中實現(xiàn)。若在nano-CaCO3廠家利用現(xiàn)有設(shè)備與工藝直接進(jìn)行不同表面處理，則研究對象更具有應(yīng)用價值與現(xiàn)實意義；此外，以往的nano-CaC

3、O3填充聚合物的研究多集中在低填充量（1-10 wt％），而高含量填充的研究，有利于拓展nano-CaCO3的應(yīng)用。
　　針對以上問題，本文主要做了以下工作：使用數(shù)種利用工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)的不同表面改性的nano-CaCO3，與PP經(jīng)雙螺桿共混擠出制備PP/nano-CaCO3復(fù)合材料，對共混材料的形態(tài)結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、熱性能、結(jié)晶行為和流變學(xué)行為進(jìn)行系統(tǒng)研究，重點(diǎn)考察nano-CaCO3的分散性對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。得到如下結(jié)

4、果和結(jié)論：
　?。?）一些小分子，如偶聯(lián)劑、分散劑等，一旦不能與 nano-CaCO3表面的活性羥基反應(yīng)，就會成為體系中的缺陷。
　?。?）共混擠出過程中，螺桿的剪切作用會破壞針狀或簇狀 nano-CaCO3形態(tài)，并使其完全以顆粒狀或顆粒狀團(tuán)聚體形式分散，且分散及分布不均勻，復(fù)合材料力學(xué)性能嚴(yán)重劣化。
　　（3）nano-CaCO3的加入起異相成核作用，使PP沿納米粒子周圍生長，球晶尺寸減小，球晶界面模糊，使復(fù)合材料的

5、熔融熱焓和結(jié)晶熱焓下降；隨著填充量的增大，結(jié)晶形態(tài)和熱性質(zhì)會表現(xiàn)出上升的趨勢。
　?。?）經(jīng)硬脂酸復(fù)配改性的nano-CaCO3，硬脂酸在表面吸附良好，納米粒子在PP基體中分散較好，高填充量下，團(tuán)聚尺寸均在0.5μm以下，且分布均一。在30 wt%填充量時，PP/nano-CaCO3復(fù)合材料較純PP沖擊強(qiáng)度提升81.6%，彎曲強(qiáng)度提升22%，拉伸強(qiáng)度下降17.4%，彎曲彈性模量提高27.8%，在略微損失剛性的情況下使韌性獲得較大提