改性碳酸鈣在 聚氯乙烯 pvc 中的應(yīng)用.doc

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1、改性碳酸鈣在聚氯乙烯pvc中的應(yīng)用碳酸鈣是高分子復(fù)合材料中廣泛使用的無機填料。在橡膠、塑料制品中添加碳酸鈣等無機填料，可提高制品的耐熱性、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性及剛度等，并降低制品成本，但無機填料親水疏油的表面特性，使其與高分子材料相容性差，因此加工中易形成不規(guī)則的聚集體，造成在高聚物內(nèi)部分散不均勻，從而產(chǎn)生界面缺陷，導(dǎo)致制品的物理機械性能降低。為了克服碳酸鈣應(yīng)用上的自身缺點，改善其與高分子材料的相容性和分散性，使其成為一種功能性補強增韌填充材料，近年來國內(nèi)外這方面的研究十分活躍[1，2]。碳酸鈣表面改性方法一般分為偶聯(lián)劑、

2、有機物表面處理劑、無機物處理劑及綜合性表面處理劑等四種[3]。一般認為，表面活性劑或有機酸對填料的表面改性是物理吸附，它可以改善物料的流變性能和加工性能，但對制品的物理力學(xué)性能幾乎沒什么改善[4]。用偶聯(lián)劑改性不僅可以改善加工性能，而{TodayHot}且也可同時改善制品的物理力學(xué)性能[5]。我們采用JL-G01型改性劑對普通輕質(zhì)碳酸鈣進行表面改性，通過物理及化學(xué)作用，使碳酸鈣表面有機化，從而防止碳酸鈣粒子團聚，顆粒以原生粒子狀態(tài)均勻分布，其中部分以納米粒子狀態(tài)存在，因此應(yīng)用于復(fù)合材料加工體系中，不僅能提高分散性和相容性

3、，改善體系流動性及加工性能，而且賦予制品較好的物理機械性能，達到增韌補強的效果。1實驗部分1.1主要原料與設(shè)備聚氯乙烯(PVC)S-1000齊魯石化公司改性劑(Modifier)JL-G01如東金來氨基酸有限公司輕質(zhì)碳酸鈣(CaCO3)工業(yè)一級高淳碳酸鈣廠復(fù)合穩(wěn)定劑AF-1如東塑料化工廠加工助劑KM355P吳羽化學(xué)公司增塑劑(DOP)工業(yè)一級金陵石化公司高速混合機SHR-10A張家港科達機械有限公司雙輥筒煉塑機SK-106B上海橡膠機械廠萬能材料試驗機INSTRON4466英國電子顯微鏡JMC-35C日本{HotTag}

4、轉(zhuǎn)矩流變儀PLE331德國1.2試驗方法1.2.1表面處理方法將普通輕質(zhì)碳酸鈣烘干至水份0.5%以下，加入高速混合機中，按1.5%(W)添加JL-G01型改性劑,升溫至100℃，攪拌8min出料備用。1.2.2聚氯乙烯(PVC)試樣制備將PVC樹脂、復(fù)合穩(wěn)定劑、DOP、普通碳酸鈣或改性碳酸鈣等原料，按配方配料，在高速混合機中充分混合10min出料備用。混合料在雙輥煉塑機進行塑煉，軟片在165℃下充分塑化6min，硬片在190℃充分塑化8min，制成0.5mm厚的薄片，室溫下放著24小時后切割成啞鈴形試樣備測試。2結(jié)果與討

5、論2.1碳酸鈣改性前后微觀形態(tài)比較在電子顯微鏡下，對普通碳酸鈣及改性碳酸鈣進行顆粒微觀形態(tài)比較，結(jié)果見圖1普通碳酸鈣改性碳酸鈣圖1碳酸鈣改性前后電鏡照片對比從圖1可以清楚地看出，普通碳酸鈣粒子分布范圍廣，多以聚集態(tài)的形式存在，而改性碳酸鈣粒子經(jīng)表面改性處理，表面能低，不團聚，達到均勻分散，多以原生粒子狀態(tài)存在，其中部分是以納米粒子狀態(tài)存在(粒徑小于100nm)，因而它能在PVC樹脂中達到較好分散，起到增韌補強作用。2.2碳酸鈣改性前后流變性能比較我們將普通碳酸鈣和改性碳酸鈣分別按配方混料，室溫放置8hr后在PLE331型

6、轉(zhuǎn)矩流變儀進行流變實驗，結(jié)果如表1表1流變實驗結(jié)果*名稱最大扭矩/N.m平衡扭矩/N.m塑化時間/S熔融溫度/℃普通CaCO337.425.0150187改性CaCO334.324.1120186*配方:PVC100份復(fù)合穩(wěn)定劑5份KM355P6份普通CaCO3或改性CaCO315份從表1可以看出，加入改性碳酸鈣與普通碳酸鈣相比，扭矩降低，塑化時間明顯縮短，熔融溫度下降，塑化速度變快，說明改性碳酸鈣與PVC體系相容性好，有利于加工，可提高擠出速度，使制品外觀光滑細膩。這是由于改性碳酸鈣表面化學(xué)鍵合的改性劑與PVC樹脂具有

7、良好相容性，表現(xiàn)出強的內(nèi)潤滑作用，從而削弱了PVC分子間的作用力，使得體系流變性能改變。同時也說明在同等條件下，改性碳酸鈣可以增加填充量，也能達到良好的加工性能。2.3PVC試片測試結(jié)果比較我們將普通碳酸鈣與改性碳酸鈣分別制取硬質(zhì)、軟質(zhì)試片，在INSTRON4466型萬能材料試驗機上測試，結(jié)果見表2、表3表2硬質(zhì)PVC試片測試結(jié)果比較*名稱屈服強度/Mpa斷裂強度/Mpa斷裂伸長率/%楊氏模量/Mpa普通CaCO350.83521.36446.5692666.59改性CaCO351.95242.456103.360274

8、0.27*配方:PVC100份復(fù)合穩(wěn)定劑5份DOP5份普通CaCO3或改性CaCO320份表3軟質(zhì)PVC試片測試結(jié)果比較*名稱屈服強度/Mpa斷裂強度/Mpa斷裂伸長率/%楊氏模量/Mpa普通CaCO37.096.9148.775.7改性CaCO37.116.92109.160.7*配方:PVC100份復(fù)合穩(wěn)定劑5份