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碳酸鈣是高分子復(fù)合材料中廣泛使用的無(wú)機(jī)填料。在橡膠、塑料制品中添加碳酸鈣等無(wú)機(jī)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(wú)機(jī)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(jī)械性能降低。
為了克服碳酸鈣應(yīng)用上的自身缺點(diǎn)，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(bǔ)強(qiáng)增韌填充材料，近年來(lái)國(guó)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、有機(jī)物表面處理劑、無(wú)機(jī)物處理劑及綜合性表面處理劑等四種[3]。一般認(rèn)為，表面活性劑或有機(jī)酸對(duì)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(duì)制品的物理力學(xué)性能幾乎沒(méi)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(shí)改善制品的物理力學(xué)性能[5]。
我們采用JL-G01型改性劑對(duì)普通輕質(zhì)碳酸鈣進(jìn)行表面改性，通過(guò)物理及化學(xué) 作用，使碳酸鈣表面有機(jī)化，從而防止碳酸鈣粒子團(tuán)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，改善體系流動(dòng)性及加工性能，而且賦予制品較好的物理機(jī)械性能，達(dá)到增韌補(bǔ)強(qiáng)的效果。
1實(shí)驗(yàn)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(lái)氨基酸有限公司
輕質(zhì)碳酸鈣(CaCO3)工業(yè)一級(jí)高淳碳酸鈣廠(chǎng)
復(fù)合穩(wěn)定劑AF-1如東塑料化工廠(chǎng)
加工助劑KM355P吳羽化學(xué)公司
增塑劑(DOP)工業(yè)一級(jí)金陵石化公司
高速混合機(jī)SHR-10A張家港科達(dá)機(jī)械有限公司
雙輥筒煉塑機(jī)SK-106B上海橡膠機(jī)械廠(chǎng)
萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)INSTRON4466英國(guó)
電子顯微鏡JMC-35C日本{HotTag}
轉(zhuǎn)矩流變儀PLE331德國(guó)
1.2試驗(yàn)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(jī)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(shù)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(jī)中充分混合10min出料備用?；旌狭显陔p輥煉塑機(jī)進(jìn)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(shí)后切割成啞鈴形試樣備測(cè)試。
2結(jié)果與討論
2.1碳酸鈣改性前后微觀(guān)形態(tài)比較
在電子顯微鏡下，對(duì)普通碳酸鈣及改性碳酸鈣進(jìn)行顆粒微觀(guān)形態(tài)比較，結(jié)果見(jiàn)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(duì)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(tuán)聚，達(dá)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(shù)脂中達(dá)到較好分散，起到增韌補(bǔ)強(qiáng)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型轉(zhuǎn)矩流變儀進(jìn)行流變實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表1
表1流變實(shí)驗(yàn)結(jié)果*
名稱(chēng) 最大扭矩/N.m平衡扭矩/N.m塑化時(shí)間/S熔融溫度/℃
普通CaCO3 37.4 25.0 150 187
改性CaCO3 34.3 24.1 120 186
*配方：PVC100份復(fù)合穩(wěn)定劑5份KM355P6份
普通CaCO3或改性CaCO315份
