论文部分内容阅读
纳米碳酸钙（nano-CaCO3）是指颗粒的特征维度尺寸在1～100nm之间的碳酸钙粉体，被广泛应用于塑料、橡胶、涂料和造纸等领域，已逐渐成为一种重要的功能性填料。本研究在小试实验研究的基础上，通过加入晶型控制剂、控制反应条件实现了针形纳米碳酸钙的中试生产。生产出的纳米碳酸钙颗粒大小分布均匀，一次平均粒径为20～90nm左右，长径比10～15，N2吸附测定比表面积为20～70m2／g。将制备得到的纳米碳酸钙进行表面改性后，对聚丙烯进行填充改性制得聚丙烯（PP）／针形纳米碳酸钙复合材料，以达到对聚丙烯增韧的目的。通过研究改性纳米碳酸钙加入量与复合材料力学性能关系发现：当改性针形纳米碳酸用量为聚丙烯体积的4.21％时，可以实现复合材料冲击强度、断裂伸长率的同时增加，分别是纯聚丙烯的149％和439％；拉伸强度略有下降，下降了2.7％；复合材料的抗弯强度随碳酸钙含量的增加而增大。通过对界面作用力参数的求解发现，改性后的纳米碳酸钙在实现降低表面能、有利于粒子分散的同时，也降低了与聚丙烯的界面作用力，但其作用力介于轻钙与未改性纳米碳酸钙之间。根据渗逾理论，复合材料发生脆韧转变的基本条件是基体带厚度小于临界基体带厚度Lc≈0.034μm。从聚丙烯／纳米碳酸钙复合材料冲击断面的SEM照片可以看出，当碳酸钙添加量适当时（4.21％），针形纳米碳酸钙可以均匀的分散在聚丙烯树脂中；当添加量较大时（9.60％），纳米碳酸钙团聚严重从而使复合材料的力学性能降低较大。偏光显微镜观察可以发现针形纳米碳酸钙在聚丙烯结晶的过程可以起到成核剂的作用，使聚丙烯晶体细化、韧性增加；但当纳米碳酸钙加入量过大时，由于团聚严重使实际其成核作用的纳米碳酸钙减少，从而得到较大的聚丙烯球晶。XRD研究发现改性针形纳米碳酸钙的加入没有起到β成核剂的作用，复合材料中没有出现β型聚丙烯。