活性碳酸钙填充改性PVC复合材料

1、严海彪，潘国元(湖北工学院化学工程系，湖北武汉430068)摘要研究了不同种类、不同粒径的碳酸钙粒子经新型磷酸脂包覆处理后，填充改性PVC复合材料的常温和低温力学性能，并用SEM对复合材料的微观形态结构进行了分析.试验表明:重质CaCO,经活化处理填充PVC，其力学性能改善，粒径越小其力学性能越好;纳米活性CaC03对PVC复合材料有明显增韧作用;随活性CaC 03用量增加，PVC复合材料低温冲击强度变化规律与常温下变化规律相似.关键词PVC;活性碳酸钙;复合材料;力学性能 中图分类号TQ325. 3 文献标识码:A 目前，PVC居世界上第二大通用塑料地位，其来源丰富，价格低廉，应用广泛，主要

2、用作建筑结构材料.PVC的缺点是脆性大、韧性差，经过增韧改性，才具有使用价值.无机刚性粒子增韧PVC复合材料，是PVC改性的一种重要方法，已引起国内外科技工作者的普遍关注o-.笔者采用新型磷酸酷包覆处理不同种类、不同粒径的碳酸钙粒子，填充改性PVC，力图获得成本低、加工稳定以及综合性能优良PVC复合材料.PVC-1000:工业级，武汉葛化集团树脂厂;新型磷酸醋:JM-，实验室自制;纳米CaC03 ; 50 nm立方体，上海华明超细粉体有限公司;重质CaC03SO。目、2 20。目，四川雅安名山化工材料厂.将CaCO3。投入到高速混合机中，升温混合，待温度达到100时，除水7 min，再投人用量

3、为1.50u-5%的新型磷酸醋，活化处理CaC03 5 min,于7.10排料、冷却、备用. 将PVC树脂、助剂和活性CaC03称量混合，投人到175的双辊炼胶机上塑炼5 min，拉片，再在180的平板硫化机上模压4 min，压力为10 MPa ,最后，在万能制样机上制成标准样条.力学性能:拉伸强度按GB/T 1043-93在XL-100A型拉力试验机上进行测试;简支梁缺口冲击强度按GB/T 1040-92在CPY-25型冲击实验机上进行测试.扫描电镜分析:用ONSPUTER-JFC-lloo断口分析溅射仪对材料的冲击断面喷金处理，然后，在JEOLJSM-35C型扫描电子显微镜下观察.图1为复

4、合材料的冲击强度与CaC03用量的关系.由图1可知:随着CaC03用量的增大，添加重质CaCO3:的复合材料的冲击强度呈逐步下降趋势，在15份以后趋于平缓;活性CaCO3:的冲击强度高于CaCO3的冲击强度;活性纳米CaC03的冲击强度则在30份处出现最大峰值，且比纯PVC高18000，即活性纳米CaC03对PVC具有较好的增韧作用.由图1还可以得到:CaC03的粒径越小，复合材料的冲击强度明显增高，增韧作用越明显.这可能是:复合材料受到一定的外力冲击的时候，一方面，CaC03粒子的微细化，两相界面比表面积急剧增大能吸收更多的能量;另一方面，CaCO3，微细粒子诱导基体产生更多的裂纹，吸收更多

5、的冲击功. 图2为复合材料的拉伸强度与CaC03用量的关系.由图2可知:复合材料的拉伸强度随着CaC03用量的增大呈线性下降，活性CaCO,的拉伸强度稍高于CaC03的拉伸强度，且CaC03的粒径越小，复合材料的拉伸强度越高. 从图3可以看出，随着用量的增大，复合材料的低温冲击强度在25份以前与纯PVC样相近，在30份时出现一最大值，比纯PVC样高29. 400，对于活性重质碳酸钙，随用量的增加，复合材料的低温冲击强度开始时急剧降低，在巧份以后趋于平缓.同时，还可看出:Ca-CO3,的粒径越小，复合材料的低温冲击强度越大，与复合材料的常温冲击强度的变化规律相似. 图4为PVC/活性CaCO3复

6、合材料冲击断面形貌的SEM照片.由图4可以看出:与2 200目活性CaC03相比，活性纳米CaC03在PVC基体分散更均匀，但有聚集现象，其粒径为1 .m左右.CaC03粒子与PVC界面边缘呈塑性变形状，且断面粗糙，为韧性断裂(图4(b).而在图4(a)中，重质CaC03的粒径大约(3-4)um,粒径分布宽，两相界面清晰，其断面光滑，为脆性断裂.由此可说明，纳米CaCO3对PVC右转杆增韧作用. 通过考察PVC/新型磷酸醋处理Caco:复合材料的力学性能和微观结构，笔者可以得出如下结论. 1)重质CaCO,经活化处理填充PVC，其力学性能改善，CaCO:的粒径越小，其力学性能越好. 2)活性纳米C