超細(xì)丁苯膠粉/ 聚丙烯/納米碳酸鈣三元復(fù)合材料的性能分析論文
1 納米CaCO3 改性塑料的優(yōu)異性能及應(yīng)用
一般來說，經(jīng)過納米碳酸鈣改良的復(fù)合類型材料，都具有高強(qiáng)度、耐熱、高阻隔、光澤透明的特征，經(jīng)過納米碳酸鈣改良能夠?qū)o(wú)機(jī)物的穩(wěn)定性與可加工性完美的結(jié)合起來。這種納米級(jí)的超細(xì)微碳酸鈣粒子含量都比較少，一般都在10wt%以下，通常情況下僅僅占3 ～ 5wt%，但是這種材料的堅(jiān)固性、強(qiáng)度、耐熱等各種性能與常規(guī)的經(jīng)過礦物填充來增強(qiáng)性能的塑料復(fù)合材料( 填充量30wt%左右甚至更高) 保持相當(dāng)?shù)乃剑虼私?jīng)過納米碳酸鈣改良的復(fù)合材料的比重都很低，并且還能最有效地從根本上降低生產(chǎn)的成本以及制品的重量，運(yùn)輸更為便利。由于這些納米粒子尺寸普遍都小于能見的波長(zhǎng)，經(jīng)過納米碳酸鈣改良的這種塑料類型的復(fù)臺(tái)材料具有較高的光澤度和透明度，同時(shí)還具有防止老化、抵抗外界紫外線輻照的優(yōu)良功能。這種塑料樹脂能夠與無(wú)機(jī)類的納米碳酸鈣很好的結(jié)合，并且在某些情況下通過納米效應(yīng)，這種經(jīng)過納米碳酸鈣改性的塑料復(fù)合材料制品表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性和很好的氣體阻隔性以及阻燃自熄滅性能。納米碳酸鈣可以最有效地增加或者調(diào)節(jié)塑料剛強(qiáng)度以及其堅(jiān)韌性，以及整個(gè)材質(zhì)的彎曲強(qiáng)度，可充分地提高樹脂的溶解性與粘接能力，可改善塑料流變性能，從而提高這種制品的尺寸穩(wěn)定性能，提高納米碳酸鈣制品表面的光潔度。在塑料行業(yè)中，我們應(yīng)該使用這種高性能的納米材料填充劑來降低塑料樹脂用量，改善制品的拉伸強(qiáng)度等性能指標(biāo)，納米碳酸鈣能賦予塑料優(yōu)異的性能和具有吸引力的性價(jià)比。
由納米碳酸鈣制成的產(chǎn)品具有耐磨、耐腐蝕、有光澤并且光澤度高等一系列優(yōu)點(diǎn)，并且貨物的運(yùn)輸、產(chǎn)品的安裝、后期的保養(yǎng)都較為方便，除此之外還具有優(yōu)良的抗震性能，具有抵抗輻射、抗老化功能，在食品包裝行業(yè)的市場(chǎng)有著巨大的潛力。納米級(jí)碳酸對(duì)于改良樹脂類的聚合物有很好的效果，并且還能用來生產(chǎn)高檔的原料，特別是用于生產(chǎn)高檔汽車的專用漆，可以使汽車的光澤提高，從而提高整個(gè)汽車的遮蓋力。納米碳酸鈣還可以在樹脂型的油墨中作為一種填料，除了能夠起到一般油墨的填充材料的作用外，還具有穩(wěn)定性好、光澤度高等優(yōu)點(diǎn)。有些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)使用納米碳酸鈣來對(duì)中高檔的塑料制品進(jìn)行改良，隨著我國(guó)建材質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，對(duì)門窗這類制品的要求將大幅度提高，這些門窗、管材等制品對(duì)質(zhì)量性能的要求都很高。我們對(duì)納米碳酸鈣進(jìn)行改良，所需要的塑料的需求也在大幅度的增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)到05 年，我國(guó)對(duì)這種經(jīng)過改良的納米碳酸鈣的需求量將達(dá)到5 萬(wàn)噸。納米碳酸鈣這種經(jīng)過改良的復(fù)合材料還是一種全新的科技含量非常高的材料，這些納米碳酸鈣的微小粒子的特性能夠增強(qiáng)塑料的使用功能，性能和質(zhì)量都非常高。并且這種塑料材質(zhì)還具有更多的一般工程的塑料所不具有的優(yōu)異性能，反而通過塑料來開辟出更為廣泛先進(jìn)的領(lǐng)域，因此具有很高的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景。尤其在發(fā)達(dá)國(guó)家，納米碳酸鈣在高檔的制品中普遍得到使用。在最近幾年，我國(guó)的納米碳酸鈣的含量也呈現(xiàn)出了上漲的趨勢(shì)。尤其是在一些資源比較豐富的石油部門，化工產(chǎn)品都在持續(xù)的進(jìn)行飛漲。這種情況給一些生產(chǎn)部門增添了不少的壓力，尤其是這種橡膠塑料類的材料能夠有效降低成本。對(duì)于這種高粉末的處理我們有兩種方法可以使用，一種是干法，另外一種就是濕法。就是把納米碳酸鈣的粉末全部放到機(jī)器中去，并且在表面上撒上分散劑進(jìn)行處理，或者是把分散劑加到碳酸鈣的懸浮液中進(jìn)行處理。到目前為止，我們只在國(guó)外的工業(yè)生產(chǎn)中看到這項(xiàng)處理技術(shù)的應(yīng)用，在我國(guó)的發(fā)展還不夠成熟與完善。這些方法所起到的作用都十分微弱，所以用來進(jìn)行改良，效果都很不理想，所以這種材料應(yīng)該受到限制。在國(guó)內(nèi)，更多的橡膠業(yè)和塑料業(yè)采用直接添加微小的碳酸鈣顆粒的方法。碳酸鈣的主要作用是降低制品的成本，但是自從上個(gè)世紀(jì)以來，這類有著酸性特征的碳酸鈣在塑料制品中的使用非常廣泛，又由于這些粉料易于進(jìn)行混煉加工處理，所以要對(duì)其進(jìn)行全面的推廣有一定難度。因此我們要研究納米碳酸鈣的有效的改良技術(shù)，這類材質(zhì)中的聚合物的各種復(fù)合型機(jī)制，從而全面有效地推廣并且應(yīng)用好納米碳酸鈣，這些關(guān)鍵性的技術(shù)都具有十分重要的意義和作用。
2 聚丙烯的性能分析
但PP 作為結(jié)構(gòu)材料使用還存在強(qiáng)度低、韌性低、尺寸穩(wěn)定性差和耐熱性不足等弱點(diǎn)聚丙烯具有質(zhì)量輕、價(jià)格低廉、加工方便等特點(diǎn)，但是作為結(jié)構(gòu)材料使用具有抵抗沖擊能力差，韌性低，耐老化能力差和尺寸穩(wěn)定性差等缺陷，這些缺點(diǎn)限制了其在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用。我們可以使用超細(xì)丁苯橡膠粉末作為一種增韌劑來全面提高聚丙烯的韌性和剛性，從而在某種程度上有效平衡改性PP 的機(jī)械性能。聚丙烯(PP)還是一種綜合性能優(yōu)良并且擁有十分廣泛用途的一種通用的樹脂，這種物質(zhì)的缺點(diǎn)就是溫度低并且韌性差。聚丙烯(PP) 作為通用的塑料之一, 具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能、穩(wěn)定性和良好的流變性, 但是同時(shí)也存在很多缺點(diǎn)，例如韌性和耐寒性較差，并且還容易受到光、熱等條件的限制，易燃燒。為了克服這些不利的因素給PP 的良好使用帶來的限制。與下文不連貫這種物質(zhì)的原料來源十分豐富，并且價(jià)格也相對(duì)低廉，與其它通用塑料相比，綜合性能非常好，用途也很廣泛。如材料構(gòu)成的密度小，透明性強(qiáng)還有表面的光澤度非常高，耐熱性和加工性能都不錯(cuò)。機(jī)械性能比如說自如屈服的強(qiáng)度都很高，并且還具有優(yōu)良的穩(wěn)定性、電絕緣性和易于成型加工等特點(diǎn)，尤其是制成的成品具有無(wú)毒無(wú)味、光澤性好的特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用到很多不同的領(lǐng)域。但PP 有具有收縮率大、低溫、缺口沖擊強(qiáng)度低等缺點(diǎn)。這些都大大限制了PP 的進(jìn)一步使用和推廣應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)外對(duì)這種 PP 的改良進(jìn)行了廣泛的研究，并且取得了很多成果。本文通過綜合描述PP 的增韌、強(qiáng)度的改良等研究成果。與下文不連貫彈性體的增韌的改良明顯增加了PP 的韌性，但強(qiáng)度和熱變形溫度卻降低了，剛性體粒子的加入可以從根本上彌補(bǔ)這一缺陷，從而改善這種材料的沖擊力度和拉伸的強(qiáng)度，還可以顯著降低運(yùn)行的成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。我們經(jīng)常使用的剛性粒子有碳酸鈣、硫酸鋇、二氧化硅和云母。
碳酸鈣是我們研究最多的剛性體粒子之一，常規(guī)使用的碳酸鈣根據(jù)制造方法的不同，可以分為重質(zhì)和輕質(zhì)兩種，前者是石灰石經(jīng)過機(jī)械粉碎制成的，后者是采用化學(xué)的方法來進(jìn)行生產(chǎn)。由于碳酸鈣表面的特性極性強(qiáng)，又不易于分散，易成團(tuán)，所以目前研究主要集中在表面改性，表面改性方法有表面的接枝等方法。
3 結(jié)語(yǔ)
浙江大學(xué)的陳蘭蘭在對(duì)納米碳酸鈣改性PP 的研究中取得了豐碩的成果，把經(jīng)過納米碳酸鈣改良的PP 的拉伸強(qiáng)度提高了l倍，沖擊力和韌性提高3.5 倍。利用這種技術(shù)改性的PP 可用來制作塑料管材。淄博市信息中心報(bào)道了選用一種具有特種界面的活化劑，通過優(yōu)化相應(yīng)助劑，將活化的納米CaCO3 粉粒填充改良PP，通過擠出、注射等一系列的工藝將這種材質(zhì)加工成型，當(dāng)然也可以直接擠出，連續(xù)地化解成單片的材料。該改性PP 的復(fù)合材料填充量大，韌性好，并且加工的流動(dòng)性能好，可應(yīng)用于洗衣機(jī)等各種家電的配件。
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