納米碳酸鈣改性及其在PVC行業中的應用技術

發布(bu)時間：2021-02-25

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塑料的(de)填(tian)充改(gai)性具有很長的(de)歷史，其初衷為降(jiang)低成本，如在(zai)PVC硬(ying)制品(pin)中加入碳酸鈣，不可降(jiang)低生產(chan)成本，適(shi)當的(de)加入量(liang)還可提(ti)高PVC硬(ying)制品(pin)的(de)力學(xue)性能(neng)。隨著(zhu)材料科(ke)學(xue)研究熱點(dian)轉向(xiang)納(na)米(mi)材料，納(na)米(mi)碳酸鈣在(zai)PVC行業中的(de)應用(yong)受到了(le)普遍的(de)重(zhong)視。

目前，國內納米(mi)碳酸(suan)鈣/PVC復合材料的制備主要是利用不同(tong)方法對(dui)納米(mi)碳酸(suan)鈣進行改性，使其具(ju)有親油性，然后采用原位(wei)聚(ju)合法或熔(rong)融共混法與(yu)PVC復合，從(cong)而提高復合材料性能(neng)。

1、納米(mi)碳(tan)酸(suan)鈣表面改性

納米(mi)碳(tan)(tan)酸(suan)鈣(gai)表(biao)面(mian)改性是通(tong)過(guo)物理或化學方(fang)法將改性劑吸附(fu)或反應在納米(mi)碳(tan)(tan)酸(suan)鈣(gai)表(biao)面(mian)，形(xing)成包膜(mo)，降低碳(tan)(tan)酸(suan)鈣(gai)顆粒間的(de)附(fu)聚力(li)，增強聚合(he)物與填料間的(de)結合(he)力(li)。

目(mu)前，國內采用的改(gai)(gai)性(xing)劑有(you)表(biao)面活(huo)性(xing)劑、偶聯劑、共(gong)聚物表(biao)面處理劑等，改(gai)(gai)性(xing)后的納米碳酸(suan)鈣活(huo)化度(du)達到(dao)95%以上(shang)，吸(xi)油(you)值可降低30%，實(shi)現了納米碳酸(suan)鈣由(you)親(qin)水(shui)到(dao)疏水(shui)的轉變。

（1）干法改性

干法改(gai)性(xing)(xing)(xing)主要是將納米碳酸(suan)鈣(gai)干粉與(yu)(yu)偶聯劑直(zhi)接混合進行改(gai)性(xing)(xing)(xing)。偶聯劑對(dui)碳酸(suan)鈣(gai)進行表面改(gai)性(xing)(xing)(xing)的(de)原理(li)是偶聯劑分子一(yi)端(duan)的(de)極(ji)性(xing)(xing)(xing)基(ji)團與(yu)(yu)碳酸(suan)鈣(gai)粒子表面的(de)羥(qian)基(ji)反應(ying)形成穩定的(de)化學(xue)鍵，另一(yi)端(duan)與(yu)(yu)有機(ji)高分子鏈發生化學(xue)反應(ying)，從而(er)把兩(liang)種極(ji)性(xing)(xing)(xing)差異較大的(de)材料緊密(mi)結合起來，并賦予復合材料較好的(de)物理(li)性(xing)(xing)(xing)能和力學(xue)性(xing)(xing)(xing)能。

（2）濕法(fa)改(gai)性

濕(shi)法(fa)(fa)改(gai)性是(shi)直接把改(gai)性劑（包(bao)括處(chu)理(li)劑、分(fen)散劑、溶劑）加(jia)入碳酸鈣懸浮液(ye)中，在一定溫度和機械力的作用(yong)下進(jin)行表面改(gai)性處(chu)理(li)。近年來，除了(le)用(yong)表面活性劑外，濕(shi)法(fa)(fa)改(gai)性還采用(yong)了(le)鈦酸酯(zhi)(zhi)、鋁酸酯(zhi)(zhi)等偶聯劑對(dui)納米碳酸鈣進(jin)行改(gai)性。

在納(na)米碳酸鈣表面處理過(guo)程中(zhong)，改性方(fang)法和改性劑的選擇是關鍵因素。

含水納米(mi)碳酸(suan)鈣在(zai)烘干處理過(guo)程(cheng)中易(yi)發(fa)生自身團(tuan)(tuan)聚(ju)，在(zai)干法改性過(guo)程(cheng)中，改性劑(ji)能對(dui)團(tuan)(tuan)聚(ju)顆(ke)粒的外表面進(jin)行改性，團(tuan)(tuan)聚(ju)問(wen)題沒有得到(dao)根本解決;在(zai)納米(mi)碳酸(suan)鈣漿液中，碳酸(suan)鈣顆(ke)粒以(yi)納米(mi)粒子形式存在(zai)于液相中，加入的改性劑(ji)可與納米(mi)碳酸(suan)鈣充分接觸，達到(dao)改性目的。

在改(gai)性(xing)(xing)(xing)劑選擇方面，由于(yu)改(gai)性(xing)(xing)(xing)納米碳(tan)酸鈣需(xu)要(yao)應用在PVC行業(ye)中，因此(ci)不要(yao)考(kao)慮改(gai)性(xing)(xing)(xing)劑與納米碳(tan)酸鈣的結合(he)，還要(yao)考(kao)慮改(gai)性(xing)(xing)(xing)劑中有機(ji)鏈(lian)與PVC分子(zi)鏈(lian)的相容程(cheng)度，兩種(zhong)分子(zi)鏈(lian)能否較容易(yi)地(di)發生牢固(gu)纏繞(rao)作用，以及改(gai)性(xing)(xing)(xing)納米碳(tan)酸鈣與PVC復(fu)合(he)過程(cheng)中改(gai)性(xing)(xing)(xing)效果的穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)等因素(su)。

2、納米(mi)碳酸鈣(gai)與PVC復(fu)合技術

; 目前，改(gai)性后納米碳酸鈣與(yu)PVC的復合(he)方式主要(yao)有(you)原位聚合(he)法(fa)和熔融共混法(fa)等。

（1）原位聚合(he)法

; 原(yuan)(yuan)位聚(ju)合法是先將(jiang)納米(mi)碳(tan)酸(suan)鈣均勻分散(san)在氯乙(yi)(yi)烯單體中，使改(gai)性納米(mi)碳(tan)酸(suan)鈣顆粒表(biao)面與氯乙(yi)(yi)烯發(fa)生(sheng)化學反(fan)應或物理吸(xi)附(fu)，帶有納米(mi)碳(tan)酸(suan)鈣的(de)氯乙(yi)(yi)烯單體再進行(xing)原(yuan)(yuan)位聚(ju)合生(sheng)成PVC/納米(mi)碳(tan)酸(suan)鈣復合樹脂。

原(yuan)位聚合(he)法納(na)米(mi)碳(tan)酸鈣與PVC的復(fu)合(he)技術，解決了納(na)米(mi)碳(tan)酸鈣顆(ke)粒在PVC基體中(zhong)的團聚問(wen)題，但在懸浮聚合(he)過(guo)程中(zhong)，納(na)米(mi)碳(tan)酸鈣的加入影響了原(yuan)有聚合(he)分散劑、引(yin)發劑體系，反(fan)應溫度，反(fan)應平穩性(xing)，壓(ya)降時(shi)間等工藝控制參數(shu)，同時(shi)也引(yin)起了PVC樹脂(zhi)黏數(shu)、表觀密度、白度等性(xing)能參數(shu)的變化(hua)。

（2）熔融(rong)共混法

熔融(rong)(rong)共混法是將改性(xing)納(na)米碳(tan)酸(suan)鈣、PVC樹(shu)脂、加(jia)工助劑在高(gao)速攪拌鍋中(zhong)進行高(gao)溫（100～110℃）預混，實(shi)現納(na)米碳(tan)酸(suan)鈣與PVC樹(shu)脂的分散(san)與初步(bu)物理吸附(fu)，然(ran)后(hou)在后(hou)續加(jia)工PVC樹(shu)脂顆粒(li)熔融(rong)(rong)過程(cheng)中(zhong)，納(na)米碳(tan)酸(suan)鈣有(you)機端與伸展的PVC分子(zi)鏈發生纏(chan)繞結(jie)合(he)，以提高(gao)復(fu)合(he)材(cai)料的性(xing)能(neng)。

;熔融共混法(fa)復合納(na)米(mi)碳酸(suan)鈣(gai)與PVC的(de)技術，利用PVC樹脂后加工的(de)工藝(yi)操(cao)作流程，解決了納(na)米(mi)碳酸(suan)鈣(gai)提(ti)高PVC材(cai)料力學性能的(de)問(wen)題，其操(cao)作簡單，受到(dao)很多企業的(de)青睞，是目(mu)前應用較廣的(de)一種方法(fa)。

隨著加工技術及材料科學的發展，將出現更多納米碳酸鈣與PVC樹脂的復合技術，其發展方向為工藝簡單化，便于工業化應用，又能解決納米碳酸鈣在PVC基體中的團聚問題，從而提高復合材料性能。這將使納米碳酸鈣在PVC行業中得到更普遍的應用。

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納米碳酸鈣改性及其在PVC行業中的應用技術