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改性碳酸钙在聚氯乙烯中的应用研究二

2024/4/7 8:28:53发布33次查看
2 结 果 与 讨 论
2. 1 碳酸钙改性前后微观形态比较
在电子显微镜下,对普通碳酸钙及改性碳酸钙进行颗粒微观形态比较,结果
图1 碳酸钙改性前后电镜照片对比
从图1可以清楚地看出,普通碳酸钙粒子分布范围广,多以聚集态的形式存在,而改性碳酸钙粒子经表面改性处理,表面能低,不团聚,达到均匀分散,多以原生粒子状态存在,其中部分是以纳米粒子状态存在(粒径小于100nm ),因而它能在pvc树脂中达到较好分散,起到增韧补强作用。
2. 2 碳酸钙改性前后流变性能比较
我们将普通碳酸钙和改性碳酸钙分别按配方混料,室温放置8hr后在ple331型转矩流变仪进行流变实验,结果如表1
表1 流变实验结果*
名 称 最大扭矩/n.m 平衡扭矩/ n.m 塑化时间/s 熔融温度/℃
普通caco3 37.4 25.0 150 187
改性caco3 34.3 24.1 120 186
*配方:pvc 100份 复合稳定剂 5份 km355p 6 份
普通caco3 或改性caco3 15份
从表1可以看出,加入改性碳酸钙与普通碳酸钙相比,扭矩降低,塑化时间明显缩短,熔融温度下降,塑化速度变快,说明改性碳酸钙与pvc体系相容性好,有利于加工,可提高挤出速度,使制品外观光滑细腻。这是由于改性碳酸钙表面化学键合的改性剂与pvc树脂具有良好相容性,表现出强的内润滑作用,从而削弱了pvc分子间的作用力,使得体系流变性能改变。同时也说明在同等条件下,改性碳酸钙可以增加填充量,也能达到良好的加工性能。
2. 3 pvc试片测试结果比较
我们将普通碳酸钙与改性碳酸钙分别制取硬质、软质试片,在
instron4466型万能材料试验机上测试,结果见表2、表3
表2 硬质pvc试片测试结果比较*
名 称 屈服强度/mpa 断裂强度/mpa 断裂伸长率/% 杨氏模量/mpa
普通caco3 50.835 21.364 46.569 2666.59
改性caco3 51.952 42.456 103.360 2740.27
* 配方:pvc 100份 复合稳定剂 5份 dop 5份 普通caco3或改性caco3 20份
表3 软质pvc试片测试结果比较*
名 称 屈服强度/mpa 断裂强度/mpa 断裂伸长率/% 杨氏模量/mpa
普通caco3 7.09 6.91 48.7 75.7
改性caco3 7.11 6.92 109.1 60.7
* 配方:pvc 100份 复合稳定剂 5份 dop 50份
普通caco3或改性caco3 120份
从表2、表3可以看出,在同样添加量的情况下,无论pvc硬、软质制品,使用改性碳酸钙,试片的力学性能都明显优于普通碳酸钙,特别是试片的断裂伸长率提高一倍多,而且物料易塑化,不粘辊,表面亮度高,加工性能优良。这是由于普通碳酸钙表面极性强,表面能高,在pvc树脂中易于团聚,不易分散,从而影响制品加工性,并破坏制品的力学性能。而改性碳酸钙表面已有机化改性,表面能显著降低,不易团聚,基本上是以原生粒子状态分散到pvc树脂中,并通过有机改性剂的分子桥架作用,在界面上产生强的粘合作用,而其中部分以纳米状态分散的刚性粒子渗透到pvc树脂三维网络结构中。依据非弹性体增韧改性观点, 刚性纳米级碳酸钙粒子表面缺陷少,非配对原子多,与pvc树脂结合牢固,在受到外力作用时,引起基体树脂银纹化吸收能量,发生脆-韧转变[6],从而避免局部应力集中产生裂纹化,使复合材料达到增韧补强效果,具有较好的力学性能。
3 结 论
(1) 经jl-g01型改性剂(modifier) 改性的碳酸钙与普通碳酸钙相比,颗粒以原生粒子状态均匀分布,不团聚,与pvc树脂具有极好的相容性与分散性,能够增加填充量,同时达到增韧补强效果。
(2) 改性碳酸钙赋予pvc加工体系优良的流变性能,缩短塑化时间,加快熔融,促进塑化,从而提高加工效率,并使制品具有优良的表面性能。
(3) 改性碳酸钙填充于硬质、软质pvc制品中,与普通碳酸钙相比,不仅易塑化,不粘辊,加工性能优良,而且制品的断裂强度及断裂伸率明显提高,具有较好的物理机械性能。(作者: 汪忠清 镇红云 陆金贵 )
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