新型改性剂处理碳酸钙在聚烯烃(PP、PE)中的应用研究

[原创]新型改性剂处理碳酸钙在聚烯烃(PP、PE)中的应用研究 新型改性剂处理碳酸钙在聚烯烃(PP、PE)中的应用研究 汪忠清1 欧玉春2 (1.南京化大金来旺塑胶技术有限公司， 南京 210061； 2.中国科学院化学研究所， 北京 100080 ) 摘 要 研究了JL-G02新型改性剂处理碳酸钙在聚烯烃(PP、PE)中的应用情况。研究结果表明，这种经JL-G02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，其中部分以纳米粒子状态存在，因此填充于聚烯烃(PP、PE)制品中，不仅能改善体系的加工性能，而且赋予制品较好的物理机械性能，达到增韧补强的效果。 关 键 词：改性剂；碳酸钙; 聚烯烃(PP、PE) 0 前 言 碳酸钙是高分子复合材料中广泛使用的无机填料。在橡胶、塑料制品中添加碳酸钙等无机填料，可提高制品的耐热性、耐磨性、尺寸稳定性及刚度等，并降低制品成本，但无机填料亲水疏油的表面特性，使其与高分子材料相容性差，因此加工中易形成不规则的聚集体，造成在高聚物内部分散不均匀，从而产生界面缺陷，导致制品的物理机械性能降低。为了克服碳酸钙应用上的自身缺点，改善其与高分子材料的相容性和分散性，使其成为一种功能性补强增韧填充材料，近年来国内外这方面的研究十分活跃[1，2] 。 我们采用JL-G02型改性剂对普通轻质碳酸钙进行表面改性，通过物理及化学作用，使碳酸钙表面有机化，从而防止碳酸钙粒子团聚，颗粒以原生粒子状态均匀分布，其中部分以纳米粒子状态存在，因此应用于聚烯烃(PP、PE)复合材料加工体系中，不仅能提高分散性和相容性，改善体系流动性及加工性能，而且赋予制品较好的物理机械性能，达到增韧补强的效果。 1 实 验 部 分 1．1 主要原料与设备 聚丙烯 (PP) F401 扬子石化公司 聚乙烯 (PE) 5070EA 盘锦石化公司 改性剂（Modifier） JL-G02 如东金来氨基酸有限公司 钛酸酯偶联剂 工业级 外购 铝酸酯偶联剂 工业级 外购 碳酸钙(CaCO3) 工业一级 外购 高速混合机 SHR-10A 张家港科达机械有限公司 双辊筒炼塑机 SK-106B 上海橡胶机械厂 注射成型机 SZ120 扬州通扬机械有限公司 万能材料试验机 INSTRON4466 英国 电子显微镜 JMC-35C 日本 1. 2 试验 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 1. 2. 1 碳酸钙表面处理方法 将普通碳酸钙烘干至水份0.5%以下，加入高速混合机中，按2.0 %（W）添加JL-G02型改性剂,升温至100℃，搅拌10min出料，制成改性碳酸钙备用。 1.2. 2 试样制备 1.2. 2 .1 PP试片制备 将PP树脂加0.5%的白油90℃下进行予处理15min，再加入普通碳酸钙或改性碳酸钙等原料，按配方配料，在高速混合机中充分混合10min出料备用。混合料在双辊炼塑机进行塑炼，在210℃下充分塑化10min，制成1.0 mm厚的薄片，室温下放置24小时后切割成哑铃形试样备测试。 1.2. 2. 2 PE 试条制备 先将PE树脂、加工助剂及普通碳酸钙或改性碳酸钙等原料，按不同的配方配料，在混合机中充分混合10min出料备用。混合料在双螺杆在200℃下挤出造粒，再注射成 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 试条，室温下放置16小时后备测试。 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，结果见图1 普通碳酸钙 改性碳酸钙 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 ），因而它能在聚烯烃(PP、PE)树脂中达到较好分散，起到增韧补强作用。 2. 2 PP试片性能比较 采用经JL-G02改性剂、钛酸酯偶联剂及铝酸酯偶联剂处理的碳酸钙分别制样，试样在INSTRON4466型万能材料试验机上测试，测试结果见表1 表1 测试结果比较 名称 空白 铝酸酯 钛酸酯 JL-G02改性剂 添加量 % 0 2.0 2.0 2.0 碳酸钙 份 30 30 30 30 拉伸强度 Mpa 29.97 30.22 31.29 34.14 扬氏模量 Mpa 2853.3 2702.1 2852.5 2956.9 断裂伸长率 % 5.954 15.747 18.864 28.836           注：1.配方 PP 70份 碳酸钙 30份 加工助剂适量。 2.添加量为相对于100份碳酸钙的用量。 2. 3 PE试条测试结果比较 把PE树脂、加工助剂及普通碳酸钙或改性碳酸钙按一定比例经挤出早粒、注射制样，测试结果见表2 表2 测试结果比较 名称 缺口冲击强度J/m 拉伸强度 Mpa 断裂伸长率 % 普通碳酸钙 132.0 19.0 669.7 改性碳酸钙 406.5 21.0 809.2         注： 配方 PE 80份 普通或改性碳酸钙 20份 加工助剂适量。 从表1、表2测试结果可以看出，JL-G02改性剂处理碳酸钙用于聚烯烃(PP、PE)填充体系，制品的力学性能得到明显的改善和提高，PP试片的断裂伸长率比未处理的提高近五倍，PE试条的缺口冲击强度提高三倍多，说明经JL-G02改性剂改性后碳酸钙能更加均匀的分散到制品中，具有很好的相容性，通过化学键合作用，达到增韧补强效果，因此可以进行高填充，降低织品成本。而且物料易塑化，表面亮度高，综合加工性能优良。这是由于普通碳酸钙表面极性强，表面能高，聚烯烃(PP、PE)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聚烯烃(PP、PE)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聚烯烃(PP、PE)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，与聚烯烃(PP、PE)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[3]，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。 2.4聚烯烃复合材料冲击断面形貌比较 我们对聚乙烯PE/ CaCO3 复合材料填充体系的冲击断面进行电镜扫描分析，SEM照片见图3、图4 图3 PE/普通CaCO3 图4 PE/改性CaCO3 从图3可以清楚地看出，PE树脂中填充未改性的普通CaCO3 ，颗粒团聚，粒径大，分散不均匀，界面结合差，因而材料收冲击时易形成应力集中，破坏制品的力学性能。 从图4可以看出，PE树脂中填充经JL-G02改性剂处理的改性CaCO3 ，颗粒无团聚现象，无机相均匀地分散到PE 树脂连续相中，经高效改性的普通CaCO3 有机化界面与树脂粘接优良，无界面分离现象，整个复合材料体系形成丝状相互牵缠在一起，因而当复合材料受冲击时，能产生大量的银纹吸收能量，从而使制品的冲击强度大为提高。 SEM照片比较结果进一步说明了经JL-G02改性剂处理的改性填充于复合材料体系，有利于制品的力学性能提高，这对聚烯烃（PE、PP）树脂填充改性具有很好的实用的经济价值。 3 结 论 3.1 经JL-G02型改性剂(Modifier)处理的改性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，与聚烯烃(PP、PE)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。 3.2 实验结果表明，新型改性碳酸钙与聚烯烃(PP、PE)树脂相容性，能够均匀分散，PP试片的断裂伸长率提高近五倍，PE试条的缺口冲击强度提高三倍多，这对于聚烯烃（PP、PE）树脂填充体系具有很大的经济价值。 3.3 SEM照片比较结果进一步说明了经JL-G02改性剂处理的改性填充于聚烯烃（PP、PE）复合材料，体系界面粘接优良，无界面分离现象，可形成的大量银纹结构使制品的力学性能大幅度提高。 3.4 经JL-G02型改性剂处理的改性碳酸钙填充于聚烯烃(PP、PE)树脂中，与普通碳酸钙相比，不仅易塑化，流动性好，加工性能优良，表面光泽高，而且试样的强度及断裂伸率明显提高，具有较好的物理机械性能。 参 考 文 献 1.郑永军，刘崇义，复合偶联剂表面处理碳酸钙的新工艺研究[J]。 辽宁化工，1999，（5）：284-286 2 M.E.Aub-Zeid, Colloid and Surface , 1985 (16): 301~307 3. Q. Fu , G. Wang and J. Shen , J . Appl. Polym. Sci. , 1993 ,49(4) , 673 JL-G02改性剂 产品说明 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 一、产品简介 JL-G02改性剂(Modifier)是采用特殊的化学合成技术及功能性复合技术，将具有螯合能力的有机官能团接枝在表面活性剂分子上，因而产品集偶联剂、高效活化剂及加工助剂等多种功能于一体。在高分子材料加工过程中直接添加JL-G02改性剂，不仅能使无机填料得到高度分散，增加填料用量，而且能改善体系各组分的相容性，促进塑化，降低熔体粘度，改善加工流动性，提高生产效率。产品可广泛应用于PP、PE、PS、PC、PA、ABS及橡胶等非极性和半极性高分子复合材料加工。也可用于无机填料的表面活化改性,如碳酸钙、滑石粉、云母粉、硅灰石、高岭土、氢氧化铝、氢氧化镁等表面处理。 二、 应用效果 1．对无机填料具有极强的亲和性，使其得到充分的活化改性，破坏并阻止无机物团聚，从而更加均匀分散到高分子网络中，因而可以提高填料加入量，同时依赖较强的界面键合作用，达到增韧补强的效果。 2．应用于高分子复合材料加工中，能够很好地改善体系各组分的相容性，促进塑化，降低熔体粘度，改善加工流动性，减少糊料现象，提高生产效率。并能够提高制品的抗冲强度及断裂伸长率，同时改善制品表面光泽。 三、 技术指标 l 外观：白色、淡黄色膏状或蜡状物 l 熔融温度：不低于45℃ l 分解温度：≥280℃ l 溶解性：加热溶于氯烃类等有机溶剂，本品无毒，不水解。 四、 使用方法 1. 在高分子复合材料加工过程中，混料时与其它助剂一起加入，根据无机填料的用量，一般按每100份树脂添加0.20 - 0.50份JL-G02改性剂（若填料量大，应适当增加用量），加工工艺条件基本不变。