純PVC材料由于其韌性差和熱穩(wěn)定性不足，在許多應用中都存在局限性。因此，在許多行業(yè)中，開發(fā)了用高嶺土、硫酸鈣、碳酸鈣、滑石粉和二氧化硅等無機填料改性的PVC復合材料，以提高機其械性能和熱穩(wěn)定性能。
無機材料表面一般都呈現(xiàn)為強極性，與聚合物材料通常不相容，這無疑會導致無機填料與聚合物之間的無法形成有效的界面層。為了克服上述問題，最常用的方法就是對無機填料進行表面改性，以改善其與聚合物材料之間的相容性。
目前市場上也出現(xiàn)了多種性能不俗的表面改性劑，如硅烷偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑等，在不同填料的改性上都有著廣泛的應用。然而目前的理論和實踐普遍認為，由于碳酸鈣表面羥基含量不高，因此并不適合使用硅烷偶聯(lián)劑作為其表面改性劑，雖有部分研究者采用溶劑法可成功在碳酸鈣表面接枝上硅烷偶聯(lián)劑，但成本因素幾乎不可能工業(yè)化應用。
鄧傳福等人在納米碳酸鈣的制備過程中通過引入不同劑量的羥基，考察后期硅烷偶聯(lián)劑對其改性的應用效果，為PVC/CaCO3復合材料制備提供一種新思路。
1、納米碳酸鈣的制備及表面改性
將石灰石置于馬弗爐1100℃高溫煅燒2.5h，得到的氧化鈣與自來水按1:5的灰水質量比進行消化反應，經(jīng)過200目過篩除雜后陳化48h。陳化后的氫氧化鈣漿液比重調整至1.060g/cm3，溫度冷卻至22℃，然后輸送至100L的攪拌碳化釜，通入CO2質量濃度為32%的混合氣體進行碳化反應，氣體流量為8m3/h，攪拌轉速為300r/min。碳化結束后，得到比表面積為24.35m2/g的納米碳酸鈣漿液，將該漿液分為四組，按表1配方分別進行表面預處理改性，改性完成后經(jīng)壓濾、干燥和粉碎，得到的粉體再分別加入2.0%（以納米碳酸鈣干基量計算，下同）KH-550偶聯(lián)劑進行二次干法改性。
2、試驗結果
?。?）將NCC-1、NCC-2和NCC-3三種粉體在不經(jīng)任何處理的情況下用掃描電鏡進行觀察分析，如圖所示，在同等放大倍數(shù)條件下，NCC-1（A）粉體基本呈現(xiàn)團聚的趨勢，平均團聚粒徑在20~40μm左右；而NCC-2（B）的團聚情況則明顯改善，平均團聚粒徑在5~10μm之間；分散效果最好的為NCC-3（C）粉體，有較大一部分粒子呈現(xiàn)單分散的狀態(tài)（D），是一種較為理想的分布狀態(tài)。
NCC-1采用的是一種目前工業(yè)上較為傳統(tǒng)的改性工藝，即將硬脂酸進行皂化預處理（氫氧化鈣用量為硬脂酸質量的14%~15%左右，本論文采用15%的工藝），使改性劑由疏水性變?yōu)橛H水性，從而能更好的完成對納米碳酸鈣漿液的濕法改性。而硅烷偶聯(lián)劑由于極易水解，故一般只能用作干法改性。從SEM結果來看，該粉體的分散性效果欠佳，粒子基本呈團聚趨勢。
NCC-2和NCC-3則分別加大了不同劑量的氫氧化鈉，其作用有兩個，一是為了皂化硬脂酸，另一個則可以在納米碳酸鈣表面提供一定數(shù)量的OH-離子，為后期硅烷偶聯(lián)劑的干法改性提供更便利的結合條件。
從SEM結果來看，隨著氫氧化鈉用量的提高，粉體的分散效果更好。在傳統(tǒng)納米碳酸鈣制備工藝中引入過量的OH-，有助于硅烷偶聯(lián)劑的接枝包覆改性。
（2）硅烷偶聯(lián)劑改性后的納米碳酸鈣與PVC基材相容性好，可以降低加工黏度和促進塑化過程，且能夠有效改善復合材料的熱穩(wěn)定性能和力學性能。
（3）改性工藝簡便可行，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
資料來源：《鄧傳福,顏干才,杜年軍.硅烷偶聯(lián)劑改性納米碳酸鈣在PVC復合材料的應用研究[J].橡塑技術與裝備,2023,49(11)》，由【粉體技術網(wǎng)】編輯整理，轉載請注明出處！
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