改性碳酸钙在聚氯乙烯中的应用研究二

2007/8/10 15:04:24

2 结果与讨论 2. 1 碳酸钙改性前后微观形态比较在电子显微镜下，对普通碳酸钙及改性碳酸钙进行颗粒微观形态比较，结果图1 碳酸钙改性前后电镜照片对比从图1可以清楚地看出，普通碳酸钙粒子分布范围广，多以聚集态的形式存在，而改性碳酸钙粒子经表面改性处理，表面能低，不团聚，达到均匀分散，多以原生粒子状态存在，其中部分是以纳米粒子状态存在（粒径小于100nm ），因而它能在PVC树脂中达到较好分散，起到增韧补强作用。 2. 2 碳酸钙改性前后流变性能比较我们将普通碳酸钙和改性碳酸钙分别按配方混料，室温放置8hr后在PLE331型转矩流变仪进行流变实验，结果如表1 表1 流变实验结果* 名称最大扭矩/N.m 平衡扭矩/ N.m 塑化时间/S 熔融温度/℃ 普通CaCO3 37.4 25.0 150 187 改性CaCO3 34.3 24.1 120 186 *配方：PVC 100份复合稳定剂 5份 KM355P 6 份普通CaCO3 或改性CaCO3 15份　　从表1可以看出，加入改性碳酸钙与普通碳酸钙相比，扭矩降低，塑化时间明显缩短，熔融温度下降，塑化速度变快，说明改性碳酸钙与PVC体系相容性好，有利于加工，可提高挤出速度，使制品外观光滑细腻。这是由于改性碳酸钙表面化学键合的改性剂与PVC树脂具有良好相容性，表现出强的内润滑作用，从而削弱了PVC分子间的作用力，使得体系流变性能改变。同时也说明在同等条件下，改性碳酸钙可以增加填充量，也能达到良好的加工性能。 2. 3 PVC试片测试结果比较我们将普通碳酸钙与改性碳酸钙分别制取硬质、软质试片，在INSTRON4466型万能材料试验机上测试，结果见表2、表3 表2 硬质PVC试片测试结果比较* 名称屈服强度/Mpa 断裂强度/Mpa 断裂伸长率/% 杨氏模量/Mpa 普通CaCO3 50.835 21.364 46.569 2666.59 改性CaCO3 51.952 42.456 103.360 2740.27 * 配方：PVC 100份复合稳定剂 5份 DOP 5份普通CaCO3或改性CaCO3 20份表3 软质PVC试片测试结果比较* 名称屈服强度/Mpa 断裂强度/Mpa 断裂伸长率/% 杨氏模量/Mpa 普通CaCO3 7.09 6.91 48.7 75.7 改性CaCO3 7.11 6.92 109.1 60.7 * 配方：PVC 100份复合稳定剂 5份 DOP 50份普通CaCO3或改性CaCO3 120份从表2、表3可以看出，在同样添加量的情况下，无论PVC硬、软质制品，使用改性碳酸钙，试片的力学性能都明显优于普通碳酸钙，特别是试片的断裂伸长率提高一倍多，而且物料易塑化，不粘辊，表面亮度高，加工性能优良。这是由于普通碳酸钙表面极性强，表面能高，在PVC树脂中易于团聚，不易分散，从而影响制品加工性，并破坏制品的力学性能。而改性碳酸钙表面已有机化改性，表面能显著降低，不易团聚，基本上是以原生粒子状态分散到PVC树脂中，并通过有机改性剂的分子桥架作用，在界面上产生强的粘合作用，而其中部分以纳米状态分散的刚性粒子渗透到PVC树脂三维网络结构中。依据非弹性体增韧改性观点，刚性纳米级碳酸钙粒子表面缺陷少，非配对原子多，与PVC树脂结合牢固，在受到外力作用时，引起基体树脂银纹化吸收能量，发生脆-韧转变[6]，从而避免局部应力集中产生裂纹化，使复合材料达到增韧补强效果，具有较好的力学性能。 3 结论（1）经JL-G01型改性剂(Modifier) 改性的碳酸钙与普通碳酸钙相比，颗粒以原生粒子状态均匀分布，不团聚，与PVC树脂具有极好的相容性与分散性，能够增加填充量，同时达到增韧补强效果。（2）改性碳酸钙赋予PVC加工体系优良的流变性能，缩短塑化时间，加快熔融，促进塑化，从而提高加工效率，并使制品具有优良的表面性能。（3）改性碳酸钙填充于硬质、软质PVC制品中，与普通碳酸钙相比，不仅易塑化，不粘辊，加工性能优良，而且制品的断裂强度及断裂伸率明显提高，具有较好的物理机械性能。（作者：汪忠清　镇红云　陆金贵）

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