PVC/改性纳米CaCO3复合材料的制备及性能

合成了纳米CaCO3表面改性剂AP-01,将此改性剂改性的纳米CaCO3用于硬质聚氯乙烯(PVC)抗冲改性.观察PVC/改性纳米CaCO3复合材料的微观结构,并测试其力学性能.结果表明:改性纳米CaCO3以海岛结构分散于PVC基体中.改性纳米CaCO3加入量在10%时,复合材料缺口冲击强度达到18.2 kJ/m2,而复合材料拉伸强度几乎没有改变.对比普通硬脂酸改性纳米CaCO3增韧PVC,其具有明显的性能优势.     

PVC与纳米碳酸钙复合材料的结构与性能研究

采用拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度等力学参数对聚氯乙烯(PVC)/纳米CaCO3复合材料进行评价,并结合热重差示扫描量热仪、扫描电镜对复合材料的热稳定性和断面结构进行表征.结果表明:采用超声分散方法,选用NDZ-311/SG-Al 821复合改性剂改性的纳米CaCO3明显提高了PVC基复合材料的缺口冲击强度、断裂伸长率和热稳定性;当纳米CaCO3填充质量分数达15%时,PVC/纳米CaCO3复合材料的缺口冲击强度达22.34 kJ/m2,比未填充纳米CaCO3的提高了60.5%;当纳米CaCO3填充质量分数不高于20%时,用超声技术改性纳米CaCO3能很好地分散在PVC基体中.     

NBR改性PVC/nano-CaCO3复合材料的研究

将NBR、PVC及纳米CaCO3熔融复合以增韧PVC/纳米CaCO3复合材料.研究了复合材料的力学性能、流变性能、热性能及微观形态.结果显示NBR对PVC/纳米CaCO3具有增韧效果,材料的断裂伸长率明显增大,PVC/NBR/nano-CaCO3为100/12/8时冲击强度最大,达到了30kJ/m2,比对应的单独纳米CaCO3增韧的PVC提高了大约27%.NBR能降低PVC/CaCO3复合材料的熔体黏度,复合材料加工性能改善.同时NBR的加入使得复合材料的玻璃化转变温度降低,热稳定性变差.扫描电镜照片显示,PVC/NBR/nano-CaCO3为100/12/8时,NBR的加入提高了CaCO3的纳米级分散程度,冲击断面出现了纤维状形变,使得复合材料的冲击强度提高.     

PVC/CaCO3纳米复合材料结构与性能的研究

研究了PVC／CaCO3纳米复合材料的力学性能和热性能,观察了复合材料冲击缺口的断面微观形态和纳米CaCO3粒子在PVC中的分散情况。结果表明：当纳米CaCO3粒子的质量分数为10％时,PVC／CaCO3纳米复合材料的冲击强度提高了约365％,拉伸强度略有提高;当纳米CaCO3质量分数超过10％以后,纳米粒子在基体中的分散情况变差;随着纳米CaO3用量的增加,PVC／CaCO3纳米复合材料的玻璃化转变温度先降后升。     

基体粘度对PA-6／纳米CaCO3复合体系结构与性能的影响

研究了基体粘度对复合体系力学性能、吸水率和尺寸稳定性的影响。采用扫描电镜和透射电镜分析、观察了不同粘度基体的PA-6／纳米CaCO3复合体系冲击断面的微观形态，及纳米CaCO3粒子在不同粘度基体中的分散状况。结果表明，纳米CaCO3粒子在相对粘度较大的PA-6基体中更易分散，分散均匀性提高，冲击断面呈现韧性断面；适量的纳米CaCO3，能提高PA-6／CaCO3复合体系的冲击强度，特别是对粘度较大(R．V．=2．8dL／g)的基体，复合材料的冲击强度提高了40％。而体系的拉伸强度基本不降低。同时，纳米CaCO3的加入，能降低复合体系的吸水率，提高尺寸稳定性，与基体的粘度无关。     

纳米CaCO_3表面改性及其对PVC复合材料性能的影响

分别采用十八胺、十二胺和正辛胺对纳米CaCO3进行湿法改性,制备了聚氯乙烯(PVC)/纳米CaCO3复合材料,系统研究了不同改性剂改性的纳米CaCO3对PVC基复合材料力学性能的影响。结果表明:3种改性剂均可以与纳米CaCO3表面结合,形成一有机层,阻止了纳米CaCO3团聚,使改性后的粒子可以均匀分散在PVC基体中;十八胺、十二胺和正辛胺改性后的纳米CaCO3均可显著提高PVC复合材料的缺口冲击强度,并且随着改性剂分子链长度的增加,冲击强度也略有提高;改性纳米CaCO3可以略微提高复合材料的弯曲强度,但材料的拉伸强度略有下降。     

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。     

纳米CaCO3填充PVC复合材料的力化学增强增韧研究

利用振动球磨机对纳米CaCO3进行表面改性，将改性的纳米CaCO3加入PVC中制备PVG/CaCO3复合材料，并对其力学性能进行了研究。结果表明：通过力化学改性CaCO3后，可使其在PVC基体中的分散性和界面相互作用增强，导致其冲击强度、断裂伸长率、拉伸模量大幅增加，而拉伸强度保持不变甚至略有增加。     

聚丙烯酸酯/纳米碳酸钙复合增韧PVC的研究

制备了复合增韧改性剂聚丙烯酸酯/纳米CaCO3(PA-C),并将其用于硬质聚氯乙烯(PVC)中,以研究其增韧效果.使用扫描电子显微镜(SEM)观察了复合材料的微观结构,并测试了复合材料的力学性能.结果表明:PA-C均匀分散于PVC基体中;当在PVC中添加10份PA-C时,复合材料的缺口冲击强度达到88.2kJ/m2,冲击强度和弯曲模量明显增大,拉伸强度未明显降低;SEM照片显示PA-C有效地引发了PVC基体产生塑性形变,有利于能量的吸收.     

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.     

改性纳米碳酸钙增韧PVC研究

研究了改性纳米碳酸钙对PVC材料结构和性能的影响,主要考察了改性纳米碳酸钙及改性剂用量对PVC力学性能的影响,并对复合材料的结构进行了观察.研究表明,与ACR增韧PVC相比较,改性纳米碳酸钙在大幅度提高PVC材料缺口冲击强度的同时能保持基体的刚性.二者并用则在进一步提高PVC复合材料的缺口冲击强度的同时改善了材料的断裂伸长率;冲击试样断面显示出比较典型的韧性断裂特征,而且改性纳米碳酸钙在PVC基体中的分散良好.     

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。     

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.     

PP/针形纳米CaCO3复合材料的力学性能

用硬脂酸皂化改性针形纳米CaCO3表面后,将其与聚丙烯(PP)共混、挤出和注塑,制成PP／CaCO3纳米复合材料。与纯PP相比,填充针形纳米CaCO3的体积分数为4.21％时,PP体系的冲击强度和断裂伸长率分别提高了49％,339％,拉伸强度下降2．7％。改性后的纳米CaCO3与PP之间的界面作用与改性前相比有所减弱,冲击断面扫描电子显微镜照片显示,针形纳米CaCO3均匀地分散在PP基体中。偏光显微照片显示,针形纳米CaCO3对PP有明显的异相成核作用。     

纳米碳酸钙性质对聚氯乙烯复合材料界面及性能的影响

选择了不同的表面处理剂对纳米CaCO₃进行表面改性. 研究了不同表面处理剂对CaCO₃/PVC纳米复合材料微观结构、界面结合强度、力学性能及加工性能的影响.研究表明,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,明显改善纳米CaCO₃颗粒与PVC基体之间的界面结合,并提高其界面结合强度.力学性能和流变性能研究表明,钛酸酯处理的纳米CaCO₃填充PVC具有更高的拉伸强度、冲击强度以及更低的平衡转矩, 而且CaCO₃/PVC复合材料的冲击韧性在填充量为20%(mass)时达到最大值26.5 kJ•m^-2,是纯PVC的4倍.     

纳米CaCO3/PVC增塑糊体系触变性能研究

研究了纳米CaCO3/PVC增塑糊体系的触变性能,并在分析纳米CaCO3/PVC增塑糊体系中作用力、增塑糊中物CaCO3粒子分布状态的基础上建立了纳米CaCO3/PVC增塑糊体系的微观结构模型,依据该模型提出了纳米物CaCO3/PVC增塑糊体系的触变性行为机理。结果表明,从触变性能出发,纳米CaCO3的填充量存在一个最佳范围;随着剪切力的增大,CaCO3粒子间拟网络结构的平衡状态逐渐被破坏,体系的微观结构形态发生变化,粒子间的距离被拉开,颗粒间的作用力由排斥转变为吸引。在外部剪切力消除后,布朗运动和团聚体颗粒间的吸引力使得体系又恢复到静止状态的拟网络结构,但恢复过程需要一定时间,从而使体系体现出触变性行为。     

PVC/MBS/埃洛石纳米管复合材料的制备及其性能

采用熔融共混法制备了聚氯乙烯(PVC)/甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)/埃洛石纳米管(HNTs)三元复合材料,研究了HNTs对PVC/MBS共混体系力学性能、热性能和微观结构的影响。结果表明:HNTs与MBS可协同增韧PVC,使复合材料的强度和刚性得到改善,当HNTs的填充量为3 phr时,PVC/MBS(100/3)共混体系的冲击强度、拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量分别提高了57.7%、12.1%、7.6%和45.9%;其冲击断面呈现韧性断裂特征;TEM观察结果发现,HNTs在PVC/MBS共混体系中具有良好的分散状态;热失重分析显示,HNTs对PVC/MBS共混体系热稳定性的提高能起到一定作用。     

Interfacial structures and mechanical properties of PVC composites reinforced by CaCO3 with different particle sizes and surface treatments

The effects of particle size and surface treatment of CaCO₃ particles on the microstructure and mechanical properties of poly(vinyl chloride) (PVC) composites filled with CaCO₃ particles via a melt blending method were studied by SEM, an AG‐2000 universal material testing machine and an XJU‐2.75 Izod impact strength machine. The tensile and impact strengths of CaCO₃/PVC greatly increased with decreasing CaCO₃ particle size, which was attributed to increased interfacial contact area and enhanced interfacial adhesion between CaCO₃ particles and PVC matrix. Titanate‐treated nano‐CaCO₃/PVC composites had superior tensile and impact strengths to untreated or sodium‐stearate‐treated CaCO₃/PVC composites. The impact strength of titanate‐treated nano‐CaCO₃/PVC composites was 26.3 ± 1.1 kJ m⁻², more than three times that of pure PVC materials. The interfacial adhesion between CaCO₃ particles and PVC matrix was characterized by the interfacial interaction parameter B and the debonding angle θ, both of which were calculated from the tensile strength of CaCO₃/PVC composites. Copyright © 2005 Society of Chemical Industry