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。      

PVC\弹性体\纳米CaCO3复合体系的加工和组成对力学性能的影响

详细研究了聚氯乙烯(PVC)、氯化聚乙烯(CPE)和纳米碳酸钙(Nano-CaCO₃)的三元复合体系的加工工艺和组成变化与力学性能之间的关系。研究表明:如果先将CPE等弹性体和纳米CaCO₃制成母粒,然后再与PVC进行混合,有利于纳米粒子在基体中的分散,在复合体系中,纳米CaCO₃和CPE达到了协同增韧PVC的作用,同时,纳米CaCO₃具有补强作用,且当母粒的组成为CPE/纳米CaCO₃=1∶2时,对PVC改性效果最佳。      

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对水泥-石灰石粉浆体流变作用

试验采用Rheolab QC型旋转黏度计测试了掺纳米CaCO₃的水泥-石灰石粉浆体的流变曲线,应用Herschel-Bulkley流变模型对其剪切应力-速度（τ-γ）曲线进行拟合,得到浆体的动态屈服应力、稠度系数和流变指数,并用触变环面积表征浆体的触变性。结果表明：随石灰石粉掺量的增加,水泥-石灰石粉浆体的动态屈服应力逐渐减小,稠度系数增大,触变性先增大后减小;纳米CaCO₃未改变水泥-石灰石粉浆体的流变类型都呈现出剪切稀化行为;随纳米CaCO₃掺量的增加,水泥-石灰石粉浆体动态屈服应力和稠度逐渐增大,触变性减小,纳米CaCO₃使水泥-石灰石粉浆体流变性能变差,但使其稳定性增强。     

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。     

界面上的偶联剂分子结构对GF/UP体系流变特性的影响

本文以有机硅烷及钛酸酯两类不同性质的偶联剂处理玻璃纤维,对所得的GF/UP体系测定了流变特性。实验表明,GF/UP体系的流变特性与偶联剂在界面上形成的结构形式有关,同样也与偶联剂的分子结构有关。硅烷类由于在GF表面形成刚性架结构,故体系具有较高的E_η值。偶联剂分子中的长链也是体系E_η增高的重要原因。E_η高的体系对温度的敏感性较高。文中同样讨论了偶联剂分子其它结构因素(如链数量、离子的存在、烷氧基等)对体系流变特性的影响。      

CaCO3增强马来酸化蓖麻油树脂及其泡沫塑料

以马来酸化蓖麻油(MACO)为主要原料,利用无机矿物碳酸钙(CaCO₃)粒子作为增强材料制备了环境友好的CaCO₃/MACO复合材料及其泡沫塑料,研究了CaCO₃对MACO力学性能、动态力学性能和热稳定性的影响,分析了无机粒子与基体间的界面相互作用.研究结果表明:CaCO₃含量及其与MACO基体聚合物间的界面黏结是影响复合材料强度的关键因素.随CaCO₃含量增加,CaCO₃/MACO复合材料的刚性增加,当CaCO₃添加量为60wt%时,复合材料的拉伸和弯曲强度达到最优,分别为26.7 MPa 和46.2 MPa,基本达到部分通用塑料的水平.动态力学和热稳定性分析证明:CaCO₃作为增强填料可有效提高蓖麻油基塑料的储存模量、玻璃化转变温度和热分解温度.这些行为归于MACO树脂中的羧基和羰基官能团能与CaCO₃发生氢键和配位键合作用,形成良好的界面结合.CaCO₃也能增强CaCO₃/MACO复合泡沫塑料,当泡沫塑料密度为0.24 g/cm³时,加入20wt%的 CaCO₃,其压缩强度和模量比纯泡沫塑料的分别提高142.0%和211.5%.添加矿物填料可降低材料中石油基原料的用量,降低材料成本,增加复合材料与环境的相容性.     

纳米CaCO3改性聚氨酯复合材料的制备及性能研究

以纳米CaCO₃为增强材料,通过预聚体法制备了不同纳米CaCO₃掺杂的聚氨酯复合材料,研究了纳米CaCO₃改性聚氨酯复合材料的力学性能、微观形貌、磨损性能和热稳定性能。结果表明,纳米CaCO₃的掺杂没有改变聚氨酯的结构,但改善了复合材料的微观形貌和整体的均匀性,提升了复合材料的力学性能、磨损性能和热稳定性。随着纳米CaCO₃掺杂量的增加,改性聚氨酯复合材料的拉伸强度、断裂延伸率和残余量先升高后降低,磨损量先降低后升高。当纳米CaCO₃的掺杂量为3%(质量分数)时,复合材料的拉伸强度、断裂延伸率和残余量达到了最大值,分别为33.7 MPa、510.2%和4.4%,磨损量最低为50.1 mg。综合分析可知,纳米CaCO₃的最佳掺杂量为3%(质量分数)。     

TPV和纳米CaCO3协同增韧聚丙烯的研究

首先采用熔融共混法制备聚丙烯/热塑性动态硫化橡胶(PP/TPV)二元共混物,进一步添加纳米CaCO₃制备了PP/TPV/纳米CaCO₃三元共混物。探究了TPV用量对PP/TPV二元共混物力学性能和微观形貌的影响,以及纳米CaCO₃用量对PP/TPV/纳米CaCO₃三元共混物的力学性能、微观形貌、耐热性能及晶型的影响。结果表明,TPV能够有效增韧PP,当TPV用量仅为5份时,PP/TPV二元共混物的冲击强度达到8.2kJ/m²,较PP增加了95%,同时拉伸强度仅下降了4%;纳米CaCO₃能够诱导PP中β晶型的生成,随着纳米CaCO₃在PP/TPV/纳米CaCO₃三元共混物中用量的增加,缺口冲击强度呈现先增加后下降的趋势,而拉伸强度变化不大。当纳米CaCO₃用量为3份时,三元共混物的抗冲击性能最好,同时耐热性能也得到提升,可应用于汽车、建筑等行业。     

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。      

UP／GF／TLCP混杂复合材料的流变性能与力学性能

采用自行合成的不同相对分子质量(n)的热致性液晶聚合物(TLCP)与玻璃纤维(GF)混杂改性不饱和聚酯(UP),固定TLCP用量为5%(质量分数),研究了UP/GF/TLCP复合材料的流变性能和力学性能,分析了材料的冲击断面微观形貌。结果表明,TLCP的相对分子质量(n)对复合材料流变性能和力学性能有很大影响,当n不大于10时,复合材料的流变性能和力学性能随n的增加而提高。当n=10时,复合材料的流动性能和弯曲性能最好,熔体流动速率达到164.1 g/(10 min)。常温下弯曲强度和弯曲模量达到82.88 MPa和6.03 GPa,分别提高了31.3%和30.8%。当n=50时,复合材料的冲击强度最佳,达到5.196 kJ/m2,是未加TLCP材料的1.62倍,冲击断面形貌表明,TLCP相对分子质量对复合材料的界面粘合作用影响显著。     

高通量合成方法制备球霞石相CaCO3材料及表征

高通量合成CaCO_3方法为该材料的工业生产提供一定的理论基础,其目的是为了获得粒度分布均匀、比表面积高、球霞石相含量高的花蕊状CaCO_3.利用高通量合成材料的优势,设计并构建了自动加注试剂、独立控温及控速的高通量自动合成装置,并进行了合成CaCO_3的工作.以氯化钙、碳酸钠、咖啡酸为原料,在同一时间内完成不同实验条件下CaCO_3的合成,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、激光粒度仪,对样品的结构、形貌、粒径分布进行表征和分析,并利用高通量合成实验方法进行CaCO_3合成优化实验.结果表明:在水和乙醇分别作为溶剂时,合成球霞石相(晶形)CaCO_3的含量不同.即咖啡酸浓度20 mg/mL(乙醇为溶剂,10 mL)、CaCl_2与Na_2CO_3的物质的量之比为3∶1时,合成粒度分布均匀、花蕊状、球霞石相(晶形)含量高达98.31%、比表面积为51.9 m~2/g的CaCO_3材料.与传统合成实验方法相比,高通量合成将会缩短研发及合成时间.     

UP/GF/TLCP原位混杂复合材料的力学性能与流变性能

通过静态力学方法研究热致性液晶聚合物(TLCP)的含量对不饱和聚酯(UP)/玻璃纤维(GF)/TLCP原位混杂复合材料力学性能的影响,采用流变仪研究TLCP对材料流变性能的影响,采用扫描电镜(SEM)观察材料的冲击断面微观形貌。结果表明,TLCP含量对材料流变性能和力学性能有很大影响,当TLCP加入量为5%时,材料的流动性能最好,熔体流动速率(MFR)达到107.7 g/10 min,常温下材料的冲击强度达到5.23 kJ/m2,是未加TLCP材料的1.97倍,材料的弯曲强度由66.9 MPa提高到76.5 MPa,提高了14.3%。同时,材料的蠕变和应力松弛行为得到一定程度的改善。SEM观察表明,TLCP的加入对提高材料的断裂能具有一定的作用。     

封堵用超细碳酸钙与超细二氧化硅分散性研究

为探讨水基钻井液用超细碳酸钙粉体和超细二氧化硅粉体在水溶液中的分散状况,利用扫描电镜对超细微粒进行初始形貌分析,讨论了超声时间、pH、搅拌速度等物理分散因素对超细碳酸钙粉体和超细二氧化硅粉体分散效果及分散稳定性的影响.同时,使用阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、聚合物表面活性剂等对超细微粒进行了化学分散.研究表明:放置后的超细微粒会发生团聚,其中超细碳酸钙中径达5~6μm,超细二氧化硅中径达6~7μm;物理分散方法对超细微粒的分散效果影响不大,化学试剂分散效果明显优于物理分散;相同分散剂作用下,超细碳酸钙的分散效果优于超细二氧化硅,超细碳酸钙经过化学试剂分散处理后D_(10)可以达到120 nm,Zeta电位值达-56.3 mV;优化条件下制得的分散体系中,超细碳酸钙的沉降稳定性较好,放置24 h后沉降率在5%左右.     

磷酸酯类偶联剂对CaCO3／HDPE体系偶联效果的研究

研究了自制磷酸酯“W-893”偶联剂对轻质CaCO_3/HDPE的偶联效果。就力学性能(抗张强度、弯曲强度、冲击强度),流变学特性(流动曲线、表现粘度、剪切敏感性、温度敏感性、挤出胀大、压力振荡、熔体破坏)和比重测定的结果发现:“W-893”/CaCO_3/HDPE体系的冲击强度可以为HDPE(5000S)的2～3倍(325目),甚至3～4倍(1250目);弯曲强度提高33.3％,抗张强度下降2.5％,比铝酸酯、钛酸酯的偶联效果好。     

碳酸钙对缓冷高钛高炉渣制备泡沫微晶玻璃的影响

利用缓冷高钛高炉渣和废玻璃为主要原料,通过发泡和析晶同时进行的"一步法"在980℃烧结制备泡沫微晶玻璃。研究了CaCO_3对制备泡沫微晶玻璃的影响。结果表明,CaCO_3对发泡和析晶过程都有影响。在不同的CaCO_3添加量(1%~5%,质量分数)下,泡沫微晶玻璃的主要晶相类型无明显差异,都以透辉石Ca(Mg,Al)(Si,Al)_2O_6和普通辉石Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)_2O_6为主晶相,以硅辉石CaSiO_3为次晶相;CaCO_3添加量由1%增至3%时晶相含量明显增加,而在3%~5%范围内晶相含量增加不大。随着CaCO_3含量增加,泡沫微晶玻璃晶体由不规则颗粒状变成针状和短柱状,泡孔孔径减小,气孔率和吸水率减小,体积密度和抗压强度增大,其中当CaCO_3含量为3%时泡沫微晶玻璃的综合性能最佳。     

Axial compressive behaviour of reinforcing fibres and interphase in glass/epoxy composite materials

Axial compressive behaviour of reinforcing fibres and interphase in glass fibre/epoxy resin composites were examined. Axial compressive strengths of glass fibres were evaluated by the tensile recoil method. The effects of silane-based coupling surface treatment agent on the fibre compressive strengths were investigated. The glass fibres showed higher compressive strengths when coated by the surface treatment. Interphase behaviour was also investigated by means of the single-fibre embedded compressive test. The particular stress and strain distributions inside the specimen were examined by a three-dimensional finite element analysis. The parameter interfacial transmissibility instead of the conventional critical fibre length theory was introduced as an index of interfacial properties. This parameter was useful to estimate the interfacial properties at the elastic state apart from the complicated critical state. It was confirmed that the surface treatment improved the glass/epoxy interphase under axial compressive load.     

Fibre reinforced organic rectorite/unsaturated polyester composites

Three series of glass fibre (F) reinforced unsaturated polyester (UP)/organic rectorite (OREC) (F/UP/OREC) composites were manufactured by selecting two types of fibres, different gelation time of UP matrix and different content of OREC. The morphologies of F/UP/OREC composites were investigated using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The dispersion of OREC in the cured UP matrix was investigated using transmission electron microscopy (TEM). The mechanical properties of UP/OREC and F/UP/OREC composites were evaluated. Additionally, the hot–wet resistance and alkali resistance of UP/OREC and F/UP/OREC composites were investigated. The mechanical properties and the resistance to hot–wet and alkali of UP composites can be improved by adding appropriate OREC without reference to the gelation time of UP matrix or the type of F. The maximum mechanical properties of UP composites can be obtained by adding 2 wt% OREC due to the high stiffness and uniform dispersion of OREC.     

PMMA/CaCO3纳米复合材料的制备与性能

用硅烷偶联剂KH-570对纳米CaCO3表面进行改性处理,采用原位聚合法制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/CaCO3纳米复合材料,用溶解实验、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)等方法对纳米CaCO3粒子和PMMA基体之间的界面相容性进行了表征,考察了复合材料的力学性能.结果表明,纳米CaCO3在基体中可能起到...