活性碳酸鈣填充改性PVC復合材料

1、嚴海彪，潘國元(湖北工學院化學工程系，湖北武漢430068)摘要研究了不同種類、不同粒徑的碳酸鈣粒子經新型磷酸脂包覆處理后，填充改性PVC復合材料的常溫和低溫力學性能，并用SEM對復合材料的微觀形態(tài)結構進行了分析.試驗表明:重質CaCO,經活化處理填充PVC，其力學性能改善，粒徑越小其力學性能越好;納米活性CaC03對PVC復合材料有明顯增韌作用;隨活性CaC 03用量增加，PVC復合材料低溫沖擊強度變化規(guī)律與常溫下變化規(guī)律相似.關鍵詞PVC;活性碳酸鈣;復合材料;力學性能 中圖分類號TQ325. 3 文獻標識碼:A 目前，PVC居世界上第二大通用塑料地位，其來源豐富，價格低廉，應用廣泛，主要

2、用作建筑結構材料.PVC的缺點是脆性大、韌性差，經過增韌改性，才具有使用價值.無機剛性粒子增韌PVC復合材料，是PVC改性的一種重要方法，已引起國內外科技工作者的普遍關注o-.筆者采用新型磷酸酷包覆處理不同種類、不同粒徑的碳酸鈣粒子，填充改性PVC，力圖獲得成本低、加工穩(wěn)定以及綜合性能優(yōu)良PVC復合材料.PVC-1000:工業(yè)級，武漢葛化集團樹脂廠;新型磷酸醋:JM-，實驗室自制;納米CaC03 ; 50 nm立方體，上海華明超細粉體有限公司;重質CaC03SO。目、2 20。目，四川雅安名山化工材料廠.將CaCO3。投入到高速混合機中，升溫混合，待溫度達到100時，除水7 min，再投人用量

3、為1.50u-5%的新型磷酸醋，活化處理CaC03 5 min,于7.10排料、冷卻、備用. 將PVC樹脂、助劑和活性CaC03稱量混合，投人到175的雙輥煉膠機上塑煉5 min，拉片，再在180的平板硫化機上模壓4 min，壓力為10 MPa ,最后，在萬能制樣機上制成標準樣條.力學性能:拉伸強度按GB/T 1043-93在XL-100A型拉力試驗機上進行測試;簡支梁缺口沖擊強度按GB/T 1040-92在CPY-25型沖擊實驗機上進行測試.掃描電鏡分析:用ONSPUTER-JFC-lloo斷口分析濺射儀對材料的沖擊斷面噴金處理，然后，在JEOLJSM-35C型掃描電子顯微鏡下觀察.圖1為復

4、合材料的沖擊強度與CaC03用量的關系.由圖1可知:隨著CaC03用量的增大，添加重質CaCO3:的復合材料的沖擊強度呈逐步下降趨勢，在15份以后趨于平緩;活性CaCO3:的沖擊強度高于CaCO3的沖擊強度;活性納米CaC03的沖擊強度則在30份處出現(xiàn)最大峰值，且比純PVC高18000，即活性納米CaC03對PVC具有較好的增韌作用.由圖1還可以得到:CaC03的粒徑越小，復合材料的沖擊強度明顯增高，增韌作用越明顯.這可能是:復合材料受到一定的外力沖擊的時候，一方面，CaC03粒子的微細化，兩相界面比表面積急劇增大能吸收更多的能量;另一方面，CaCO3，微細粒子誘導基體產生更多的裂紋，吸收更多

5、的沖擊功. 圖2為復合材料的拉伸強度與CaC03用量的關系.由圖2可知:復合材料的拉伸強度隨著CaC03用量的增大呈線性下降，活性CaCO,的拉伸強度稍高于CaC03的拉伸強度，且CaC03的粒徑越小，復合材料的拉伸強度越高. 從圖3可以看出，隨著用量的增大，復合材料的低溫沖擊強度在25份以前與純PVC樣相近，在30份時出現(xiàn)一最大值，比純PVC樣高29. 400，對于活性重質碳酸鈣，隨用量的增加，復合材料的低溫沖擊強度開始時急劇降低，在巧份以后趨于平緩.同時，還可看出:Ca-CO3,的粒徑越小，復合材料的低溫沖擊強度越大，與復合材料的常溫沖擊強度的變化規(guī)律相似. 圖4為PVC/活性CaCO3復

6、合材料沖擊斷面形貌的SEM照片.由圖4可以看出:與2 200目活性CaC03相比，活性納米CaC03在PVC基體分散更均勻，但有聚集現(xiàn)象，其粒徑為1 .m左右.CaC03粒子與PVC界面邊緣呈塑性變形狀，且斷面粗糙，為韌性斷裂(圖4(b).而在圖4(a)中，重質CaC03的粒徑大約(3-4)um,粒徑分布寬，兩相界面清晰，其斷面光滑，為脆性斷裂.由此可說明，納米CaCO3對PVC右轉桿增韌作用. 通過考察PVC/新型磷酸醋處理Caco:復合材料的力學性能和微觀結構，筆者可以得出如下結論. 1)重質CaCO,經活化處理填充PVC，其力學性能改善，CaCO:的粒徑越小，其力學性能越好. 2)活性納米C