活性碳酸钙填充改性PVC复合材料

　　活性碳酸钙填充改性PVC复合材料严海彪，潘国元（湖北工学院化学工程系，湖北武汉430068）'研究了不同种类、不同粒径的碳酸钙粒子经新型磷酸脂包i处理后，填充改性PVC复合材料的常温和低温力学性能，并用SEM对复合材料的微观形态结构进行了分析。试验表明：重质CaC03经活化处理填充PVC，其力学性能改善，粒径越小其力学性能越好；纳米活性CaC03对PVC复合材料有明显增韧作用；随活性CaC3用量增加，PVC复合材料低温冲击强度变化规律与常温下变化规律相似。

　　PVC；活性碳酸钙；复合材料；力学性能严海彪（1964―），男，湖北鄂州人，湖北工学院副教授，研究方向：热塑性弹性体，PVC热稳定剂和PVC制品的成型加工。

　　目前，PVC居世界上第二大通用塑料地位，其来源丰富，价格低廉，应用广泛，主要用作建筑结构材料。PVC的缺点是脆性大、韧性差，经过增韧改性，才具有使用价值。无机刚性粒子增韧PVC复合材料，是PVC改性的一种重要方法，已引起国内外科技工作者的普遍关注。笔者采用新型磷酸酯包覆处理不同种类、不同粒径的碳酸钙粒子填充改性PVC，力图获得成本低、加工稳定以及综合性能优良PVC复合材料。

　　1实验部份1.1主要原材料型磷酸酯M―1，实验室自制；纳米CaCO3：50run立方体，上海华明超细粉体有限公司；重质CaC03：800目、2200目，四川雅安名山化工材料厂1.2主要设备胶机械厂；压力成型机SL―45，上海第一橡胶机械厂；万能制样机ZHY―W，承德材料试验机厂「平板硫化机QLB―350，无锡第一橡胶机械厂；拉力试验机XL―100A，广州实验仪器厂；冲击实验机CPY― 25，承德材料试验机厂；高速混合机GH―1DCY，北京塑料机械厂；扫描电子显微镜E-0LSM―35C，日本日立公司。

　　CaC03活化处理将cac3投入到高速混合机中，升温混合，待温度达到1°C时，除水2min，再投人用量为1.5%5%的新型磷酸酯，活化处理CaC035min，于110°C排料、冷却、备用。

　　1.4试样制备将PVC树脂、助剂和活性CaC03称量混合，投人到175°C的双辊炼胶机上塑炼5min，拉片，再在180°C的平板硫化机上模压4min，压力为10MPa，最后，在万能制样机上制成标准样条。

　　1.5性能测试与表征100A型拉力试验机上进行测试；简支梁缺口冲击强度按GB/T1040―92在CPY―25型冲击实验机上进行测试。扫描电镜分析：用IONSPUTER-FC―1100断口分析溅射仪对材料的冲击断面喷金处理，然后，在EOLSM―35C型扫描电子显微镜下观察。

　　2结果与讨论2.1活化处理对复合材料力学性能的影响机物、亲油性，导致了两相共混时，CaC03粒子在PVC中分散不均，两相相容性差，CaC03仅起着增量剂的作用。活化处理就是将CaC03粒子的亲水性转变成亲油性，改善与PVC的亲和力。为复合材料的冲击强度与CaC03用量的关系。由可知：随着CaC03用量的增大，添加重质CaC03的复合材料的冲击强度呈逐步下降趋势，在15份以后趋于平缓；活性CaC03的冲击强度高于CaC03的冲击强度；活性纳米CaC03的冲击强度则在30份处出现最大峰值，且比纯PVC高180%，即活性纳米CaC03对PVC具有较好的增韧作用。由还可以得到：CaC03的粒径越小，复合材料的冲击强度明显增高，增作用越明显。这可能是：复合材料受到一定的外力冲击的时候，一方面，CaC03粒子的微细化，两相界面比表面积急剧增大能吸收更多的能量；另一方面，caco3微细粒子诱导基体产生更多的裂纹，吸收更多的冲击功。为复合材料的拉伸强度与CaC03用量的关系。由可知：复合材料的拉伸强度随着CaC03用量的增大呈线性下降，活性CaC03的拉伸强度稍高于CaC03的拉伸强度，且CaC03的粒径越小，复合材料的拉伸强度越高，碳酸钙的用量/份800目活性碳酸钙；一一2200目活性碳酸钙；800目碳酸钙；一-2200目碳酸钙；培性纳米碳酸弈碳酸钙的用量对复合材料拉伸性能的影响2.2复合材料的低温性能材料在使用过程中，其性能经常会受到环境及气候的影响，低温冲击强度也是衡量材料性能优劣的一项重要指标为活性碳酸钙的用量对复合材料低温（一20°C）冲击强度的影响，从可以看出，随着用量的增大，复合材料的低温冲击强度在25份以前与纯PVC样相近，在30份时出现一最大值，比纯PVC样高29. 4%，对于活性重质碳酸钙，随用量的增加，复合材料的低温冲击强度开始时急剧降低，在15份以后趋于平缓。同时，还可看出：Ca-C03的粒径越小，复合材料的低温冲击强度越大，与复合材料的常温冲击强度的变化规律相似。

　　碳酸钙的用量对复合材料低温冲击强度的影响2.3复合材料微观形态结构分析为PVC/活性CaC03复合材料冲击断面形貌的SEM照片由可以看出：与2 200目活性CaC03相比，活性纳米CaC03在PVC基体分散更均匀，但有聚集现象，其粒径为1frni左右。CaC03粒子与PVC界面边缘呈塑性变形状，且断面粗糙，为性断裂（（b））。而在（a）中，重质CaC03的粒径大约（34）Mm，粒径分布宽，两相界面清晰，其断面光滑，为脆性断裂。由此可说明，纳米CaC03对PVC有较好增韧作用。

　　3结论通过考察PVC/新型磷酸酯处理CaC03复合材料的力学性能和微观结构，笔者可以得出如下结重质CaC03经活化处理填充PVC，其力学性能改善，CaC03的粒径越小，其力学性能越好。

　　活性纳米CaC03对PVC复合材料有明显的增韧作用，用量为30份时，冲击强度出现最大值，其断裂为韧性断裂。

　　随活性CaC03用量增加，PVC复合材料低温冲击强度的变化规律与常温下的复化规律相似。

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