纳米二氧化硅颗粒表面设计及其填充聚氯乙烯复合材料的性能

利用表面原位接枝聚合在纳米二氧化硅颗粒表面引入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)高分子链段,用共混法制备了nano-SiO2/PVC复合材料,研究了不同界面特性时SiO2/PVC复合材料的力学性能.研究结果表明通过表面原位接枝聚合反应可以在纳米二氧化硅颗粒表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯;表面接枝PMMA的nano-SiO2/PVC复合材料在力学和加工性能等方面都优于偶联剂处理和表面未处理样品.在纳米二氧化硅颗粒填充量为0%～8%(wt)时,复合材料的拉伸强度和冲击强度随着填充量的提高先上升后下降,并在4%～6%(wt)达到最大值.经PMMA表面接枝后SiO2/PVC具有更强的界面作用,偶联剂KH570处理的次之,表面未处理样品的最差.     

聚合物包覆对纳米CaCO3在PVC中分散的影响

以偶联改性纳米CaCO3和甲基丙烯酸甲酯（MMA）为原料,原位乳液聚合制得PMMA接枝包覆纳米CaCO3,以其与PVC熔融共混制备复合材料,研究了纳米CaCO3在共混体中的分散和与PVC界面的结合.与未改性纳米CaCO3相比,纳米CaCO3接枝包覆PMMA后,在PVC中的分散性能得到明显改善,粒子被分散得更加细小、均匀.PMMA接枝包覆纳米CaCO3与PVC界面间相容性能最好,比小分子改性CaCO3与PVC间的黏结作用更强.采用PMMA包覆纳米CaCO3粒子改性PVC,比未改性纳米CaCO3改性PVC有更好的冲击性能及拉伸性能.     

改性纳米CaCO3/PVC复合材料的力学性能

采用钛酸酯偶联剂和PMMA接枝方法改性纳米碳酸钙，并采用熔融共混法制备了改性纳米CaCO3增韧PVC（CaCO3／PVC）复合材料，研究了复合材料的力学性能。对比于未处理纳米CaCO，和钛酸酯偶联剂处理纳米CaCO3，PMMA接枝聚合改性纳米CaCO3与基体的相容性最好，增韧PVC复合材料的拉伸强度得到较大幅度提高。     

CPE对纳米CaCO3增韧PVC复合材料界面和性能的影响

研究了CaCO3/CPE(氯化聚乙烯)/PVC(聚氯乙烯)纳米复合材料的结构和性能,探讨了CPE对纳米CaCO3/PVC复合材料界面作用和力学性能的影响. SEM结果显示,引入CPE可明显改善纳米CaCO3颗粒在PVC基体中的分散性和相容性,提高其界面作用. 引入界面作用参数定量表征纳米CaCO3颗粒与基体之间的界面结合作用,证实随着CPE加入量的增大,基体和颗粒之间的界面作用逐渐增大. 力学性能研究表明,相对于仅用纳米CaCO3增韧PVC,在CPE加入量为PVC的0~8%(w)范围内,用CPE和纳米CaCO3协同增韧可以更好地提高复合材料的冲击强度. 复合材料的冲击强度在CaCO3/CPE/PVC质量比为25/8/100时达到纯PVC的5.6倍,是纳米CaCO3/PVC(25/100)体系的2倍.     

正交设计在改性纳米CaCO3/PVC复合体系中的应用

选择不同的方法对纳米CaCO3进行表面改性,研究了表面处理剂对CaCO3/PVC纳米复合材料界面结合强度、力学性能及加工性能的影响。通过正交实验设计得到了力学性能最佳时的制备条件:表面处理剂选用钛酸酯偶联剂,其用量4%(质量分数),纳米CaCO3用量15%(质量分数)。极差分析结果表明,对冲击强度而言,主要影响因素为表面处理剂用量;扫描电镜显示,钛酸酯偶联剂处理可使纳米CaCO3颗粒在PVC基体中达到良好分散,并提高其界面结合强度;流变性能研究表明,经钛酸酯处理的纳米CaCO3填充PVC具有更低的平衡转矩。     

基于工业化生产的纳米CaCO3原位聚合PVC颗粒特性控制技术

通过微乳化分散技术使纳米CaCO3实现了良好分散，用于氯乙烯原位悬浮聚合，制得性能优异的纳米CaCO3原位聚合PVC树脂。考察了纳米CaCO3含量对氯乙烯原位聚合成粒过程的影响，建立了纳米CaCO3含量、反应器搅拌强度以及聚合配方中分散剂含量与PVC颗粒平均粒径的数学关联式。以上研究结果已应用于6万t／a工业装置，文中还列举了30m3以上大釜的纳米CaCO3原位聚合PVC生产实例数据。     

纳米碳酸钙/聚苯乙烯原位复合材料的制备及表征

将纳米碳酸钙(Nano-CaCO3)颗粒先从水相中转移至醇相中,再通过甲基丙烯酸处理,在颗粒表面包覆了既具离子键又具聚合反应活性的表面层. 在稍高于100℃温度下,经该项处理后的纳米CaCO3固含量大于80%的滤饼能均匀分散于苯乙烯单体中,用原位本体聚合法制得纳米CaCO3/PS(聚苯乙烯)原位复合材料. TEM分析表明,原位复合材料中纳米CaCO3颗粒能均匀分散于基体中,粒径在100 nm以内,并由此提出分散相呈集散形貌的结构模型. 纳米碳酸钙能对复合材料基体起到较好的增韧作用,含7%~8%纳米CaCO3的原位复合材料的冲击强度比纯PS提高158%.     

MWNT-g-PBA的制备及对PVC的改性

采用原子转移自由基聚合(ATRP)方法在多壁碳纳米管(MWNT)表面接枝聚丙烯酸丁酯(PBA),制备得到PBA接枝MWNT(MWNT-g-PBA),并以此对聚氯乙烯(PVC)行改性。红外光谱(FTIR)及射电子显微镜(TEM)分析结果表明,采用ATRP法成功地将PBA接枝到MWNT的表面。采用熔融共混法制备了PVC/MWNT-g-PBA复合材料,对其力学性能和耐热性能进行了研究。结果表明,MWNT-g-PBA可以显著提高复合材料的拉伸强度和冲击强度,同时复合材料的耐热性能并未受到较大影响。     

聚甲基丙烯酸甲酯包覆纳米CaCO3改性聚氯乙烯研究

研究了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)包覆纳米CaCO3复合粒子填充聚氯乙烯(PVC)复合材料的加工塑化和力学性能，并与未改性纳米CaCO3的改性效果进行比较。结果发现，填充纳米CaCO3使PVC平衡扭矩和平衡熔融温度均会有所提高，填充未改性碳酸钙增加更大，填充PMMA包覆CaCO3使材料冲击性能提高的幅度大于填充未改性纳米CaCO3，而拉伸强度下降幅度较小。当PMMA包覆CaCO3填充量为8％时缺口冲击强度增加到未改性PVC的194％。冲击缺口断面形态分析表明，采用PMMA包覆CaCO3时，纳米CaCO3在PVC基体中分散均匀、团聚少。     

基于30m~3聚合釜的纳米CaCO_3原位聚合PVC树脂颗粒特性预测与优化

通过微乳化分散技术使CaCO3实现良好分散,通过氯乙烯原位悬浮聚合制得了纳米CaCO3微乳化法原位聚合PVC树脂(简称纳米PVC树脂)。为解决纳米PVC树脂的颗粒形态控制难题,提出了基于组合神经网络的软测量方法,建立了纳米PVC树脂颗粒特性的软测量预测模型,应用效果表明该软测量模型能较准确地预测纳米PVC树脂的平均粒径。利用该软测量预测模型在30 m3聚合釜上实现了纳米PVC树脂颗粒特性优化,制得具有较理想颗粒特性的纳米PVC树脂。     

纳米CaCO3/PMMA透明复合材料的研究思路

综述了纳米CaC03与PMMA二者的结合研究,从而提出纳米CaCO,/PMMA透明复合材料的研究思路.并将表面偶联处理的CaC03原位分散在PMMA预聚浆料中进行本体聚合研制透明复合材料.研究发现,纳米CaCO3加入量小于0.1%时能得到透明的材料,综合性能得到改善.     

Effect of talc/MMA in situ polymerization on mechanical properties of PVC‐matrix composites

In this study, polymethyl methacrylate (PMMA)‐coated talc was produced by the in situ polymerization of methyl methacrylate on the talc surface. The polymerization reaction was performed by both batch and semicontinuous emulsion processes. The polymerization kinetics, particle size and distribution, grafting efficiency, and coated‐talc morphology were systematically investigated. It was found that the talc particles have no effect on the polymerization of PMMA. The PMMA produced was found to cover the talc surface well. However, only a small amount can be grafted onto the talc. The size distribution of talc particles treated by semicontinuous emulsion polymerization is more uniform than by batch polymerization. The treated talc was subsequently used as filler in a poly(vinyl chloride) (PVC) matrix, and mechanical properties of the PMMA‐coated‐talc/PVC composites were studied. Morphological structure of PVC‐matrix composites revealed that the PMMA coating on talc improved the dispersion of talc in the PVC matrix and enhanced the interfacial adhesion between the talc and PVC. The mechanical properties of the composites, especially the impact strength, were found to be improved. There appears to be a critical covering thickness of PMMA on the talc surface for optimum toughening. © 2001 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 80: 2105–2112, 2001     

表面改性纳米碳酸钙原位悬浮聚合PVC的制备与性能研究

采用湿法表面改性的纳米碳酸钙(nano-CaCO3)与VCM原位聚合,制备了nano-CaCO3原位聚合PVC树脂(简称原位PVC树脂),研究了其力学性能、加工性能、微观形貌和热稳定性等。结果表明:①nano-CaCO3能够很好地分散在PVC树脂中,对PVC基体产生很好的补强作用;与普通PVC试样相比,原位PVC试样缺口冲击强度提高到13.3 kJ/m2,效果显著;其加工性能也得到了提高。②试样冲击断面的扫描电子显微镜照片表明原位PVC试样为韧性断裂,普通PVC试样为脆性断裂。③DSC试验表明,原位PVC树脂的热稳定性优于纯PVC树脂。     

Preparation and characterization of nano‐CaCO3 encapsulated with polyacrylic and its application in PVC toughness

The properties and morphology of nano‐calcium carbonate (nano‐CaCO₃) modified with the titanate coupling agent isopropyl trioleoyl titanate (IPTT) were characterized by Fourier transform infrared, thermogravimetric analyses, surface tension, and transmission electron microscopy. The results showed that the grafting ratio of IPTT on the surface of nano‐CaCO₃ (IPTT‐Ca) increased with IPTT content. IPTT‐Ca/PBA/PMMA (IPTT‐Ca/ACR, PBA/PMMA core‐shell polymer, referred to ACR) latexes were prepared by seeded emulsion polymerization. They were then used to mix with PVC resin. The outer layer (PMMA) enhanced the dispensability of IPTT‐Ca/ACR in the PVC matrix by increasing the interfacial interaction of these composite particles with PVC. The notched impact strengths of the blends were influenced by the weight ratio of IPTT‐Ca to BA/MMA monomers, the weight ratio of BA/MMA. The relationships between the mechanical properties and the core‐shell composite structures were elaborated. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2010     

纳米碳酸钙在醇相中的表面处理及其原位复合材料制备

在醉相中用具反应活性的甲基丙烯酸(MAA)对纳米碳酸钙(CaCO3)进行表面处理,制成分散体系。研究了MAA用量、pH值、分散时间、温度等对分散体系稳定性及形态的影响。TEM分析表明,在醉相中用10份的MAA对纳米CaCO3粒子进行处理,可以达到较好的分散效果;在原位本体聚合制得的聚苯乙烯(PS)/纳米CaCO3复合材料中,纳米CaCO3粒子能均匀分散,粒径在100 nm以内。纳米CaCO3能较好地增韧增强PS/纳米CaCO3复合材料,含7% -8%,纳米CaCO3的原位复合材料的冲山强度和拉伸强度分别为纯PS的258‘%,和311%,     

以PVC为外壳层的ACR抗冲改性剂的合成及其对PVC的增韧作用

以聚丙烯酸丁酯(PBA)为内核,通过种子乳液聚合制备了分别以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、PMMA/PVC为壳层的纯丙烯酸酯(ACR)和PVC改性ACR乳液.扫描电镜观察发现,纯ACR乳胶粒子具有明显的核-壳结构,进一步包覆PVC后形成疏松外层.考察了不同结构ACR与PVC共混物的相态结构、抗冲性能和断面形貌,发现用PVC部分或完全替代PMMA壳层的改性ACR在PVC基体分散良好,具有与纯ACR相当的增韧PVC作用,冲击断面呈现典型的韧性断裂特征.     

丙烯酸丁酯原位乳液接枝纳米TiO2的研究

为了提高纳米二氧化钛（TiO2）粒予在聚合物基复合材料中的分散性,需要对粒子的表面进行改性。实验采用无皂乳液聚合法,使丙烯酸丁酯单体（BA）在偶联剂KH-570烷基化预处理的纳米TiO2粒子的表面进行接枝聚合,研究了偶联剂用量对烷基化预处理程度的影响,以及聚合条件对TiO2表面接枝效果的影响,并对其聚合机理进行了探讨。结果表明,PBA以化学键成功地接到纳米TiO2的表面,并且可以通过改变接枝聚合条件来调节粒子上所接聚丙烯酸丁酯的结构,为进一步优化纳米粒子填充聚合物复合材料的结构和性能之间的关系建立基础。     

PVC/纳米碳酸钙复合树脂工业化生产及控制

采用原位聚合的方法制备了PVC/纳米碳酸钙复合树脂,考察了纳米碳酸钙加入量对聚合体系的影响,以及纳米碳酸钙加入量、加料工艺、复合分散剂配比对PVC/纳米碳酸钙复合树脂粒度分布的影响。结果表明:最佳工艺条件为纳米碳酸钙用量为4份(以VCM用量为100份计),采用倒加料工艺,复合分散剂m(HPMC60)∶m(KH-20)=1∶3。