碳酸鈣填充改性塑料的方法

目前，塑料制品應(yīng)用于我們生活的方方面面，如建材、交通運(yùn)輸、汽車制造等等。但在塑料制品使用的過程中，制品的韌性和強(qiáng)度往往并不能很好地結(jié)合起來?？梢哉f，塑料增韌增強(qiáng)是高分子材料應(yīng)用要解決的重要問題。

從材料學(xué)角度分析，塑料應(yīng)用中的高比強(qiáng)度、高比模量、高韌性、耐磨損等均與塑料韌性和強(qiáng)度有關(guān)。塑料強(qiáng)度和韌性是結(jié)構(gòu)材料中兩個(gè)特別重要但又相互矛盾的力學(xué)性能。

1、溶膠凝膠法   

在高化學(xué)活性的硅氧烷金屬化合物等前驅(qū)體體系中進(jìn)行，前驅(qū)體發(fā)生水解反應(yīng)和縮合反應(yīng)形成穩(wěn)定且均勻的透明凝膠體系，同時(shí)形成CaCO3粒子，且粒子高度分散在凝膠體系中。隨著時(shí)間的推移，凝膠體系逐漸失去流動(dòng)性，再對(duì)凝膠進(jìn)行干燥或燒結(jié)處理，得到納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。該法使CaCO3在有機(jī)基體中高度分散，充分發(fā)揮納米材料的性能優(yōu)勢(shì)，所制備復(fù)合材料的各項(xiàng)性能優(yōu)良。但該法由于在干燥過程產(chǎn)生收縮應(yīng)力，導(dǎo)致很難獲得大批量產(chǎn)品，無法進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。

2、原位聚合法

按一定比例將CaCO3均勻混入塑料單體中，在塑料單體發(fā)生聚合反應(yīng)制備高分子塑料時(shí)，由于CaCO3粒子與塑料單體發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)，使CaCO3能夠有效附著在塑料單體表面，并隨著單體的縮聚過程均勻的分散在塑料基體中。利用該法制備復(fù)合材料，反應(yīng)條件溫和，可在不改變無機(jī)納米粒子自身特性的情況下具有優(yōu)異的成型效果。但目前使用技術(shù)還不成熟，未能大范圍使用。

3、共混法   

利用物理共混的方式，用乳液共混、熔融共混和機(jī)械共混的形式，將CaCO3粒子混入已經(jīng)縮聚成型的塑料基體中。共混法具有過程簡(jiǎn)單可控，設(shè)備簡(jiǎn)單，碳酸鈣和塑料基體的制備可分步進(jìn)行，互不干擾，可批量生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)，也是目前塑料改性最為常見的方法之一。不過，共混過程中碳酸鈣如何均勻分散在塑料基體中也是個(gè)長(zhǎng)久課題。

另外，在共混過程中添加特殊結(jié)構(gòu)的無機(jī)礦物，形成材料結(jié)構(gòu)上的良性調(diào)整也有助于韌性增加。例如，碳酸鈣、硅灰石、水鎂石、海泡等礦物都可能產(chǎn)生特殊結(jié)構(gòu)，如球狀、片狀、纖維狀、網(wǎng)狀、層狀、多孔等結(jié)構(gòu)。