純PVC材料由于其韌性差和熱穩(wěn)定性不足，在許多應(yīng)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(jī)填料改性的PVC復(fù)合材料，以提高機(jī)其械性能和熱穩(wěn)定性能。
無機(jī)材料表面一般都呈現(xiàn)為強(qiáng)極性，與聚合物材料通常不相容，這無疑會(huì)導(dǎo)致無機(jī)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(duì)無機(jī)填料進(jìn)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(yīng)用。然而目前的理論和實(shí)踐普遍認(rèn)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(yīng)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(duì)其改性的應(yīng)用效果，為PVC/CaCO3復(fù)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(zhì)量比進(jìn)行消化反應(yīng)，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(diào)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(zhì)量濃度為32%的混合氣體進(jìn)行碳化反應(yīng)，氣體流量為8m3/h，攪拌轉(zhuǎn)速為300r/min。碳化結(jié)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(jìn)行表面預(yù)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(jì)算，下同）KH-550偶聯(lián)劑進(jìn)行二次干法改性。
2、試驗(yàn)結(jié)果
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(jìn)行皂化預(yù)處理（氫氧化鈣用量為硬脂酸質(zhì)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(duì)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(jié)果來看，該粉體的分散性效果欠佳，粒子基本呈團(tuán)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(gè)，一是為了皂化硬脂酸，另一個(gè)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(jié)合條件。
從SEM結(jié)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(jìn)塑化過程，且能夠有效改善復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性能和力學(xué)性能。
（3）改性工藝簡便可行，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。 貴在分享，如有侵權(quán)請告知?jiǎng)h除！
（1）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(jìn)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(tuán)聚的趨勢，平均團(tuán)聚粒徑在20~40μm左右；而NCC-2（B）的團(tuán)聚情況則明顯改善，平均團(tuán)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)。
