首頁

納米碳酸鈣改性及其在PVC行業(yè)中的應(yīng)用技術(shù)

發(fā)布日期:

2021-06-08

　　塑料的填充改性具有很長(zhǎng)的歷史，其初衷為降低成本，如在PVC硬制品中加入碳酸鈣，不僅可降低生產(chǎn)成本，適當(dāng)?shù)募尤肓窟€可提高PVC硬制品的力學(xué)性能。隨著材料科學(xué)研究熱點(diǎn)轉(zhuǎn)向納米材料，納米碳酸鈣在PVC行業(yè)中的應(yīng)用受到了廣泛的重視。

　　目前，國內(nèi)納米碳酸鈣/PVC復(fù)合材料的制備主要是利用不同方法對(duì)納米碳酸鈣進(jìn)行改性，使其具有親油性，然后采用原位聚合法或熔融共混法與PVC復(fù)合，從而提高復(fù)合材料性能。

　　1、納米碳酸鈣表面改性

　　納米碳酸鈣表面改性是通過物理或化學(xué)方法將改性劑吸附或反應(yīng)在納米碳酸鈣表面，形成包膜，降低碳酸鈣顆粒間的附聚力，增強(qiáng)聚合物與填料間的結(jié)合力。

　　目前，國內(nèi)采用的改性劑有表面活性劑、偶聯(lián)劑、共聚物表面處理劑等，改性后的納米碳酸鈣活化度達(dá)到95%以上，吸油值可降低30%，實(shí)現(xiàn)了納米碳酸鈣由親水到疏水的轉(zhuǎn)變。

　　(1)干法改性

　　干法改性主要是將納米碳酸鈣干粉與偶聯(lián)劑直接混合進(jìn)行改性。偶聯(lián)劑對(duì)碳酸鈣進(jìn)行表面改性的原理是偶聯(lián)劑分子一端的極性基團(tuán)與碳酸鈣粒子表面的羥基反應(yīng)形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵，另一端與有機(jī)高分子鏈發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而把兩種極性差異較大的材料緊密結(jié)合起來，并賦予復(fù)合材料較好的物理性能和力學(xué)性能。

　　(2)濕法改性

　　濕法改性是直接把改性劑(包括處理劑、分散劑、溶劑)加入碳酸鈣懸浮液中，在一定溫度和機(jī)械力的作用下進(jìn)行表面改性處理。近年來，除了用表面活性劑外，濕法改性還采用了鈦酸酯、鋁酸酯等偶聯(lián)劑對(duì)納米碳酸鈣進(jìn)行改性。

　　在納米碳酸鈣表面處理過程中，改性方法和改性劑的選擇是關(guān)鍵因素。

　　含水納米碳酸鈣在烘干處理過程中易發(fā)生自身團(tuán)聚，在干法改性過程中，改性劑僅能對(duì)團(tuán)聚顆粒的外表面進(jìn)行改性，團(tuán)聚問題沒有得到根本解決;在納米碳酸鈣漿液中，碳酸鈣顆粒以納米粒子形式存在于液相中，加入的改性劑可與納米碳酸鈣充分接觸，達(dá)到改性目的。

　　在改性劑選擇方面，由于改性納米碳酸鈣需要應(yīng)用在PVC行業(yè)中，因此不僅要考慮改性劑與納米碳酸鈣的結(jié)合，還要考慮改性劑中有機(jī)鏈與PVC分子鏈的相容程度，兩種分子鏈能否較容易地發(fā)生牢固纏繞作用，以及改性納米碳酸鈣與PVC復(fù)合過程中改性效果的穩(wěn)定性等因素。

　　2、納米碳酸鈣與PVC復(fù)合技術(shù)

　　目前，改性后納米碳酸鈣與PVC的復(fù)合方式主要有原位聚合法和熔融共混法等。

　　(1)原位聚合法

　　原位聚合法是先將納米碳酸鈣均勻分散在氯乙烯單體中，使改性納米碳酸鈣顆粒表面與氯乙烯發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或物理吸附，帶有納米碳酸鈣的氯乙烯單體再進(jìn)行原位聚合生成PVC/納米碳酸鈣復(fù)合樹脂。

　　原位聚合法納米碳酸鈣與PVC的復(fù)合技術(shù)，解決了納米碳酸鈣顆粒在PVC基體中的團(tuán)聚問題，但在懸浮聚合過程中，納米碳酸鈣的加入影響了原有聚合分散劑、引發(fā)劑體系，反應(yīng)溫度，反應(yīng)平穩(wěn)性，壓降時(shí)間等工藝控制參數(shù)，同時(shí)也引起了PVC樹脂黏數(shù)、表觀密度、白度等性能參數(shù)的變化。

　　(2)熔融共混法

　　熔融共混法是將改性納米碳酸鈣、PVC樹脂、加工助劑在高速攪拌鍋中進(jìn)行高溫(100～110℃)預(yù)混，實(shí)現(xiàn)納米碳酸鈣與PVC樹脂的分散與初步物理吸附，然后在后續(xù)加工PVC樹脂顆粒熔融過程中，納米碳酸鈣有機(jī)端與伸展的PVC分子鏈發(fā)生纏繞結(jié)合，以提高復(fù)合材料的性能。

　　熔融共混法復(fù)合納米碳酸鈣與PVC的技術(shù)，利用PVC樹脂后加工的工藝操作流程，解決了納米碳酸鈣提高PVC材料力學(xué)性能的問題，其操作簡(jiǎn)單，受到很多企業(yè)的青睞，是目前應(yīng)用較廣的一種方法。

　　隨著加工技術(shù)及材料科學(xué)的發(fā)展，將出現(xiàn)更多納米碳酸鈣與PVC樹脂的復(fù)合技術(shù)，其發(fā)展方向?yàn)楣に嚭?jiǎn)單化，便于工業(yè)化應(yīng)用，又能解決納米碳酸鈣在PVC基體中的團(tuán)聚問題，從而提高復(fù)合材料性能。這將使納米碳酸鈣在PVC行業(yè)中得到更廣泛的應(yīng)用