纳米碳酸钙粉末橡胶复合粒子增强增韧聚氯乙烯

以纳米CaCO₃浆料和丁苯胶乳、 羧基丁苯胶乳、 丁腈胶乳为原料, 采用共凝聚法分别制备了三种纳米CaCO₃-粉末橡胶复合粒子, 并制备了三种纳米CaCO₃-粉末橡胶/聚氯乙烯(PVC)复合材料, 系统研究了复合粒子含量对PVC力学性能的影响, 并探讨了复合粒子的增强增韧机制。结果表明: 复合粒子在PVC树脂中分散均匀, 复合粒子中的纳米CaCO₃粒子以"裸露态"和橡胶"包裹态"两种形式存在于PVC基体中; 三种复合粒子均能显著提高PVC的缺口冲击强度, 纳米CaCO₃-粉末丁腈橡胶(CaCO₃-NBR)能同时起到增强增韧的效果, 而纳米CaCO₃-粉末丁苯橡胶(CaCO₃-SBR)在提高缺口冲击强度的同时也损失了PVC原有的刚性, 使其弯曲模量和拉伸强度大幅度降低, 纳米CaCO₃-粉末羧基丁苯橡胶(CaCO₃-X-SBR)的改性效果鉴于前两者之间; 复合粒子与PVC基体的相容性是影响复合粒子增强增韧改性效果的决定性因素, 相容性好的复合粒子能同时起到增强增韧的效果。     

纳米CaCO3/EPR/PP复合材料性能与结构研究

采用双辊混炼和挤出制样的方法制备了纳米CaCO₃/EPR/PP复合材料。通过PCM、TEM及力学性能测试研究了复合材料的力学性能及EPR和CaCO₃粒子的分散状况。在纳米CaCO₃/EPR/PP复合体系中,纳米CaCO₃粒子的加入,不但使冲击强度显著提高,而且使弯曲弹性模量显著提高。纳米CaCO₃粒子的增韧机理在于纳米CaCO₃粒子的加入使弹性体EPR的分散更加均匀,EPR颗粒的粒径变小,进而与纳米CaCO₃粒子产生协同增韧的作用。      

大分子相容剂改性纳米CaCO3 / PP复合材料的非等温结晶行为

熔融混炼制备了4 种大分子相容剂改性的纳米CaCO₃ / PP 复合材料, 用DSC 和WXRD 研究了复合材料中PP 的结晶与熔融行为。结果表明, 纳米CaCO₃对PP 结晶存在异相成核作用, 并诱导PP 形成β晶。相容剂丙烯酸接枝聚丙烯( PP-g-AA) 和马来酸酐接枝聚丙烯( PP-g-MA) 也存在异相成核作用, 提高PP 结晶温度。PP-g-AA、PP-g-MA 和马来酸酐接枝乙烯2辛烯共聚物(POE-g-MA) 与纳米CaCO₃存在异相成核协同作用, 进一步提高PP 的结晶和熔融温度, PP-g-MA 和POE-g-MA 还促使纳米CaCO₃诱导PP 生成β晶。但马来酸酐接枝乙烯2醋酸乙烯酯共聚物( EVA-g-MA) 则阻碍纳米CaCO₃对PP 的异相成核作用。实验结果表明纳米CaCO₃ / PP 复合材料中PP 结晶的异相成核作用与纳米CaCO₃ / PP 界面的相互作用有关, 而纳米CaCO₃ / PP 界面的相互作用与相容剂的结构有关。      

PVC/(VC/EA)/n-CaCO3复合材料的制备及其性能研究

通过对纳米碳酸钙表面改性及其对聚氯乙烯(PVC)/氯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(VC/EA)/纳米碳酸钙(n-CaCO3)三元复合体系加工成型工艺等的考察,研制了(PVC)/(VC/EA)/n-CaCO3复合材料,并对其力学性能进行了研究.结果表明:利用将VC/EA共聚物与纳米CaCO3先制成复合母粒,再与PVC进行共混的二次分散成型工艺,有利于纳米CaCO3在基体中的分散;当复合母粒中VC/EA与n-CaCO3的比例为2∶3(质量分数比,下同)时,材料的力学性能最佳,n-CaCO3对材料具有补强作用,并且n-CaCO3和VC/EA能协同增韧PVC,使材料的冲击强度得到大幅度提高,当PVC和复合母粒比例为100/20时,材料的冲击强度达到38.2 kJ·m-2,是纯PVC(PVC的冲击强度为4.9 kJ·m-2)的7.8倍,拉伸强度仍高达50.8MPa.     

ZnO/CaCO3复合材料的制备及其在丁苯橡胶硫化中的应用

采用液相沉淀法制备了ZnO/CaCO₃复合粉体,考察了工艺参数对形貌和分散状态的影响,分析了ZnO在CaCO₃表面的组装过程和ZnO的生长方式,测试了复合粉体的硫化活化性能。研究结果表明:当ZnO和CaCO₃质量比为1∶2,沉淀反应物物质的量的配比为1∶1,煅烧温度为300~350℃时,ZnO/CaCO₃复合粉体比表面积可达19.827 m²/g且有着良好的分散状态,CaCO₃表面ZnO的粒径较小(5~10 nm)。在CaCO₃表面上反应生成的羟基磷灰石对Zn²⁺的吸附的作用是将ZnO与CaCO₃成功组装在一起的关键,也是ZnO沿垂直CaCO₃表面方向生长的原因。将复合粉体应用于丁苯橡胶硫化中,硫化时转矩值最高达10.07 dN·m,硫化速率CRI最快为0.247 s^-1。     

复合纳米材料对混凝土动态力学性能的影响

制备了掺量为0.2%(以水泥质量为基准)的纳米Fe₂O₃(NF)、复掺纳米Fe₂O₃和纳米CaCO₃ 2种纳米材料(NFC)以及复掺纳米Fe₂O₃、纳米CaCO₃和纳米SiO₂ 3种纳米材料(NFCS)的混凝土,之后采用直径100 mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置测试了养护龄期为28 d的3种混凝土在不同平均应变率等级下的动力特性并与普通混凝土(PC)进行对比研究。结果表明:准静态载荷下,复合纳米材料的掺入可有效调高混凝土的抗压强度;冲击载荷作用下,中低水平平均应变率时, NFC动态抗压强度最高, 80 s-1时NFC比PC高31.6%,高水平平均应变率下NF动态抗压强度具有优势,在125 s-1时, NF比PC高16%;NF在冲击载荷作用下峰值应变具有显著优势,具有良好的变形性能;以比能量吸收作为韧性评价指标,在平均应变率为75 s-1和125 s-1时, NF比PC增幅达到66.6%和75.7%。通过SEM照片分析,纳米Fe₂O₃颗粒增大了水泥石密实度,进而改善了NF的强度和韧性;由压汞试验分析,纳米CaCO₃颗粒在混凝土中,改善了水泥石孔隙结构。      

纳米CaCO_3对CPE/ACR共混增韧PVC力学性能的影响

研究了纳米碳酸钙(CaCO_3)对氯化聚乙烯(CPE)/丙烯酸树脂(ACR)/聚氯乙烯(PVC)共混体系力学性能的影响,并通过动态机械热分析(DMA)和扫描电子显微镜(SEM)对共混体系的力学松弛行为、纳米CaCO_3在CPE/ACR/PVC共混体系中的分散状态及共混体系的断面形貌特征进行了表征。结果表明,纳米CaCO_3能够显著提高CPE/ACR/PVC共混体系的冲击性能,而不降低共混体系的强度。加入纳米CaCO_3后,共混体系的低温损耗(tanδ)峰强度显著增大,并且与冲击强度的变化具有很好的对应性。SEM观察发现,8 phr纳米CaCO_3可在CPE/ACR/PVC基体中形成纳米尺度的均匀分散,加入过多纳米CaCO_3则会出现明显的团聚。     

剪切增稠胶/碳酸钙复合材料的制备及其抗冲击性能研究

为了提升人体防护装备的轻便性和灵活性,以剪切增稠胶(STG)为基体,并用纳米CaCO₃对其进行补强,制备了缓冲吸能性能优异的剪切增稠STG/CaCO₃复合材料,研究了CaCO₃含量和粒径对STG剪切增稠性能的影响。结果表明:添加CaCO₃后复合材料的最大储能模量比未添加时增加455%;添加的CaCO₃粒径越小,复合材料的剪切增稠性能越优异。通过落锤冲击实验表征了复合材料的抗冲击性能,CaCO₃的填充可使复合材料在具有最小变形量的情况下吸收更多的冲击力。探究了STG剪切增稠和CaCO₃补强的作用机理,指出剪切增稠现象是由交联键的形成和分子链的缠结作用产生的,CaCO₃通过吸能阻裂,分散冲击力产生补强作用。     

CaCO3@SiO2复合颗粒的制备及应用研究进展

碳酸钙(CaCO₃)存在因颗粒表面光滑、棱角突出而不易与基体相容及耐酸、耐紫外老化性能差的问题，概括CaCO₃@SiO₂复合颗粒的制备方法和应用研究进展，包括机械力化学法、微波沉淀法、硅酸钠-酸沉淀法和St9ber法等方法的原理和特点，以及制备过程中各参数的影响。总结CaCO₃@SiO₂复合颗粒的结构与性能特点，以及SiO₂包覆CaCO₃的特征及优势。SiO₂不仅可改变CaCO₃的表面形貌特征，如粗糙表面及钝化棱角，还可赋予CaCO₃其他物理和化学特性，如增大比表面积，提高表面活性和赋予CaCO₃耐酸和耐紫外老化等功能特性。提出CaCO₃@SiO₂复合颗粒是以CaCO₃和SiO₂有序复合而成的新材料，可拓展应用于填料、超疏水涂层、热化学储能和阻燃泡沫金属等传统材...     

纳米CaCO3增韧混凝土复合材料的制备及机理研究

以纳米CaCO₃作为掺杂填料,在普通硅酸盐水泥中掺入不同含量的纳米CaCO₃（0,2%,4%和6%）(质量分数),制备出了一系列纳米CaCO₃混凝土复合材料。对其晶格结构、微观形貌、孔隙分布、力学性能和抗碳化性能进行了分析表征,探讨了纳米CaCO₃增韧混凝土复合材料的机理。结果表明,适量纳米CaCO₃的掺杂,使混凝土复合材料的水化产物晶型更好、结晶度更高,表面变得更加致密化和均匀化,且有效降低了有害孔及多害孔的占比,提高了无害孔和少害孔的占比。当纳米CaCO₃的掺杂含量为4%（质量分数）时,混凝土复合材料表面的改善效果最好,碳化深度最低为5.91 mm,抗压强度和劈裂强度均达到了最大值,分别为37.92和2.37 MPa。综合可知,纳米CaCO₃的最佳掺杂比例为4%（质量分数）。     

PVC/木粉复合体系加工方法与性能的关系

采用开炼机、单螺杆和双螺杆挤出机等加工设备,系统研究了加工过程、混炼工艺等因素对PVC/木粉复合体系的性能和结构的影响。结果表明,添加木粉填料使材料的力学性能降低,但是双辊混炼时,如果先将木粉与CPE混合制备母粒,然后再加到PVC中的母粒法工艺有利于提高材料的力学性能。通过三种混合设备的比较,双螺杆制备的PVC/木粉复合材料的力学性能和流变性能最好,木粉在PVC基体中的分散效果最佳。微观形态观察表明,木粉填料的分散性与加工方法有很大的关系,直接影响了材料的力学性能和流变性能。     

无机填料对PVC/CPE/CB复合材料导电性能的影响

研究了具有不同粒子形态的无机填料(球形的纳米二氧化硅、片状的滑石粉和纤维状的玻璃纤维),以及不同粒径的碳酸钙(纳米碳酸钙、超细碳酸钙)对聚氯乙烯(PVC)/氯化聚乙烯(CPE)/导电炭黑(CB)复合材料导电性能的影响。电性能测试和扫描电镜形态结构分析结果表明,添加纤维状填料比球形和片状填料更有利于复合材料导电性能的保持;粒径较小的纳米碳酸钙对复合材料的导电性能影响较小。当炭黑含量为12phr时,添加15phr纳米碳酸钙后复合材料的电阻率仅为6.04×106Ω.cm。     

Effects of Blending Routes on the Morphology and Properties of PA-6/Nano-CaCO3/MA-POE Ternary Composites

The effect of blending routes on the morphology and properties of Polyamide-6 (PA-6)/nano-CaCO3/Maleated ethylene-octane copolymer (MA-POE) ternary composite was analyzed using static mechanical test (DMA), TEM (transmission electronic microscope) and SEM (scanning electron microscope). It was found that MA-POE, as an impact modifier, had a profound effect upon the toughness of the PA-6/nano-CaCO3 composite. In particular, by adopting two-stage blending route, the microstructure of the ternary composites turned to core-shell structure, and the impact toughness was improved greatly. At the same time, tensile strength and dynamic storage modulus (E1) were higher than those with one-stage blending route processed ternary composite. The results suggest that blending routes may improve the properties of PA-6/nano-CaCO3/MA-POE ternary composites.     

聚氨酯-纳米CaCO3/PVC复合材料力学性能

在考察了聚氨酯-纳米碳酸钙/聚氯乙烯(PU-nano-CaCO₃/PVC)反应挤出工艺的基础上,结合PU 的反应特点,将经硬脂酸表面处理的nano-CaCO₃利用超声辐照技术并经搅拌分散于液化4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(L-MDI)中,采用反应挤出一步法工艺制备了PU-nano-CaCO₃/PVC复合材料,并对其力学性能进行了研究。结果表明,PU与nano-CaCO₃的质量配比为4∶1时,对PVC的增韧效果最佳,PU与nano-CaCO₃能协同增韧PVC,且nano-CaCO₃具有补强作用。当PU/nano-CaCO₃/PVC质量比为20∶5∶75时,材料的综合性能最优,冲击强度达到58.3 kJ/m,拉伸强度为51.5MPa。     

PMMA、SAN改性PVC/CPE共混体的研究

研究了刚性聚合物(PMMA、SAN)对PVC/CPE共混体力学性能、冲击断面形貌及流变性的影响。结果表明,PMMA对PVC/CPE=100/10、100/15体系,SAN对PVC/CPE=100/10体系都具有显著的增韧作用和一定的增强作用;初步的测定显示,刚性聚合物能改善共混熔体的流变性,促进PVC/CPE共混体系中CPE网络结构的形成和分散性。     

固相法CPE增容PVC／LDPE共混体系的研究

通过力学性能试验、动态力学分析（ＤＭＡ）、电子显微镜观察，研究了固相法氯化聚乙烯（ＣＰＥ）对聚氯乙烯（ＰＶＣ）与低密度聚乙烯（ＬＤＰＥ）共混体系的增容作用。实验结果表明，ＣＰＥ的加入能明显改善ＰＶＣ／ＬＤＰＥ共混体系的相容性，显著提高共混物的力学性能，且低温氯化制得的ＣＰＥ的改善效果优于两段氯化制得的ＣＰＥ。电子显微镜观察表明，增容剂增加了共混体系相间相互作用或相界面粘附性，对共混体系的形态结构产     

CPE增容PVC／SBS共混体系的研究

通过冲击试验，应力－应变试验，动态力学分析（ＤＭＡ），扫描电镜（ＳＥＭ）及光学显微镜观察，研究了ＣＰＥ增容的ＰＶＣ／ＣＰＥ－ＳＢＳ共混物的性能与形态结构之间的关系。实验结果表明，ＣＰＥ对ＰＶＣ与ＳＢＳ共混体系有很好的增容作用，ＣＰＥ与ＳＢＳ在一定组成范围内对ＰＶＣ增韧具有协同效应，大幅度地提高共混物的抗冲击性能，尤其是对星型ＳＢＳ体系更加显著。     

纳米CaCO3复合微粒的制备以及在PVC塑料中的应用

将甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)双单体在纳米碳酸钙粒子存在下的水相悬浮液中进行无皂乳液聚合,制备纳米碳酸钙聚合物复合微粒,研究了纳米碳酸钙复合微粒的加入对PVC复合材料结构形态与性能的影响,用透射电子显微镜(TEM)以及扫描电子显微镜(SEM)观察了纳米CaCO3复合微粒/PVC复合材料的微观结构及断面形态.研究结果表明:双单体无皂乳液聚合方法是一种很好的纳米碳酸钙表面改性方法,当单体的配比和种类适当时,复合微粒对PVC可同时起到增强和增韧的作用,纳米碳酸钙复合微粒与基体的牢固结合以及大量的拉丝状结构是复合微粒对PVC增强增韧的关键因素.     

Study on thermal and mechanical properties of nano-calcium carbonate/epoxy composites

A study on evaluating the effect of nano-CaCO₃ particles on thermal and mechanical properties of epoxy resin cast was performed by TGA and mechanical tests. A silane coupling agent KH550 as an interfacial modifier was introduced into nanocomposites through preparing KH550/nano-CaCO₃ master batch. It is revealed that epoxy resin cast filled with nano-CaCO₃ particles represents higher thermal stability and mechanical strength. The improvement of thermal and mechanical properties is attributed to the surface modification of nano-particles, which can enhance the interfacial properties between nano-CaCO₃ fillers and epoxy resin. The mechanical properties of nano-CaCO₃/epoxy/carbon fibres composites based on the modified epoxy matrix are also enhanced.     

AA改性纳米CaCO3/聚丙烯的力学性能

用熔融挤出法制备了丙烯酸(AA)改性纳米CaCO3／PP母料及复合材料，系统研究了两种粒径的纳米CaCO3、单体AA和引发剂DCP的用量，以及制备母料的不同基体对纳米CaCO3／PP复合材料力学性能的影响。结果表明纳米CaCO3／PP复合材料的力学性能高于微米CaCO3／PP复合材料，纳米CaCO3对PP有增强增韧作用。在制备母料过程中加入AA，有助于进一步提高纳米CaCO3／PP复合材料的力学性能。加入少量DCP也有利于提高复合材料的力学性能。制备母料的基体为粉状PP的力学性能高于粒状PP。