纳米CaCO_3的表面改性及其在PVC中的应用浅析

陆伟锋

摘  要：PVC是一种价格较低且应用性能良好的工程塑料，但是由于其通常具备着韧性较差与不容易加工的特点，在实际的应用之前通常需要先对其进行增韧改性，而纳米CaCO_3就是一种常见的PVC增韧剂。基于此，本文主要就纳米CaCO_3的表面改性展开分析，并阐述纳米CaCO_3在PVC中的应用。

关键词：纳米CaCO_3;表面改性;PVC

引言：

由于纳米CaCO_3通常存在着粒子易团聚的特点，导致其通常很难与树脂进行充分的相容，在将其作为PVC增韧改性剂时，往往需要先对其表面进行改性处理。当前，应用的较为广泛的纳米CaCO_3表面改性方法主要有：偶联剂改性法、有机酸改性法、无机物改性法、以及聚合物改性法。

1.纳米CaCO_3的表面改性

1.1偶联剂改性法

由于偶联剂改性法在实际的改性过程中通常具备着操作流程简单且改性效果较好的特点，当前已经成为了纳米CaCO_3改性方法中应用的最为普遍的方法。运用偶联剂改性法对纳米CaCO_3的表面进行改性处理，主要是通过偶联剂分子当中的基团与纳米CaCO_3的表面产生化学反应，并在反应的作用下形成化学键合。与此同时，偶联剂分子还可以与纳米CaCO_3表面的有机高分子产生反应，进而使纳米CaCO_3可以充分的与PVC进行相容，解决纳米CaCO_3与PVC相容性不足的问题。当前，应用的较为广泛的偶联剂主要有钛酸酯偶联剂、复合偶联剂、以及铝酸酯偶联剂。通过实验可以发现，应用钛酸酯偶联剂对纳米CaCO_3的表面进行改性处理，主要是通过偶联剂中的亲水基因与纳米CaCO_3的表面产生化学反应，实现对纳米CaCO_3的表面改性目的，且如果在应用的过程中加大偶联剂的用量，纳米CaCO_3的实际沉积体积就会随着偶联剂用量的加大而不断降低。其中，应用钛酸酯偶联剂对纳米CaCO_3的表面进行改性处理时，改性剂的最佳用量通常为3%。应用铝酸酯偶联剂对纳米CaCO_3的表面进行改性处理时，改性的时间通常为一小时左右，改性的最佳温度通常为85℃，改性剂的最佳用量通常為3%。

1.2有机酸改性法

有机酸改性法作为纳米CaCO_3表面改性方法中重要的改性方式，在实际的纳米CaCO_3表面改性过程中，通常是通过其含有的羧基与纳米CaCO_3表面的Ca发生反应，进而实现对纳米CaCO_3的表面改性，增强纳米CaCO_3的表面与PVC的相容性。当前，应用的较为广泛的有机酸改性剂主要是硬脂酸。其在实际的应用过程中，通常具备着价格较低、改性效果较好、以及经过改性处理后的纳米CaCO_3活化度较高的特点。通过实验可以发现，应用硬脂酸对纳米CaCO_3的表面进行改性处理时，硬脂酸的最佳用量通常为2.5%，改性所需要的时间通常为50min，改性时的温度通常应控制在85℃。且应用硬脂酸对纳米CaCO_3进行表面改性处理，可以在很大程度上降低纳米CaCO_3的沉积体积、吸油值、以及实际粘度比，进而大幅度促进纳米CaCO_3与PVC的充分相容。

1.3无机物改性法

无机物改性法主要就是应用磷脂酸类改性剂对纳米CaCO_3的表面进行改性处理。其在实际的改性过程中，通常是利用磷脂酸与纳米CaCO_3的表面发生化学反应，并在反应的作用下形成磷酸钙盐，沉积在纳米CaCO_3的表面，使纳米CaCO_3的表面可以由从前的亲水性逐渐转换为亲油性，并大幅度加强纳米CaCO_3表面与PVC的相容性，进而有效完善复合材料的各项力学性能、加工性能、以及其在应用过程中的阻燃性能。通过试验可以发现，应用无机物改性法对纳米CaCO_3的表面进行改性处理时，最佳的改性剂浓度通常为1mol/L，最佳的反应温度通常为30-35℃，其改性反应时间通常为六个小时左右。且经过表面改性处理后，纳米CaCO_3表面的纳米粒子与没有经过改性处理之前相比，与液体石蜡的粘度在很大程度上降低了，其表面的实际吸水率与吸油率也在改性之后发生了明显的降低，其表面纳米粒子分散性也得到了很好的改善。

1.4聚合物改性法

聚合物改性法是近年来应用的较为广泛的纳米CaCO_3表面改性方法。当前，其主要可以分为聚合物包覆改性法与原位聚合包覆改性法。其中，聚合物包覆改性法通常是采用将指定聚合物溶解在事先准备好的溶剂中，之后再在调配完成的溶剂中加入纳米CaCO_3，使溶剂中的聚合物在化学特性的作用下渐渐吸附在纳米CaCO_3的表面，进而在纳米CaCO_3的表面形成一层包膜，实现对纳米CaCO_3表面的改性目的。原位聚合改性法在实际的纳米CaCO_3表面改性过程中，通常是利用化学特性将指定的单体吸附到纳米CaCO_3的表面，进而在纳米CaCO_3的表面发生预期的骤变反应，形成一层紧密的包膜，实现对纳米CaCO_3的表面改性处理。聚合物改性法在实际的纳米CaCO_3表面改性过程中，通常是运用物理吸附以及化学键合的途径在纳米CaCO_3的表面形成一层薄膜，以有效阻碍纳米CaCO_3表面粒子的团聚，改善纳米CaCO_3表面的分散性，使纳米CaCO_3表面可以与PVC实现充分的相容。通过实验可以发现，与没有经过改性处理的纳米CaCO_3相比，经过聚合物改性法进行改性处理之后的纳米CaCO_3的表面不仅分散性得到了很大程度上的改善，其与PVC界面的实际相容性以及其复合材料的冲击强度都得到了显著的加强。

2.纳米CaCO_3在PVC中的应用

由于纳米CaCO_3通常具备着极为优异的表面效应，量子尺寸效应、以及相关的小尺寸效应，导致其在实际的PVC应用过程中，与常规的填料相比通常具备着极为显著的透明性、分散性、以及应用效果好的应用优势，成为了当前应用的最为普遍的PVC增韧剂。同时，应用纳米CaCO_3作为PVC的增韧剂，通常还具备着取材方便、应用无污染，且应用价格低廉的特点。此外，经过长期的应用与实践可以发现，应用纳米CaCO_3作为PVC的增韧剂不仅可以有效实现对PVC制品尺寸的准确控制，还可以在很大程度上提高PVC制品的耐热性以及加工性能。

结束语：

综上所述，应充分明确纳米CaCO_3的表面特征，并结合实际的改性特点与改性需求，合理运用偶联剂改性法、有机酸改性法、无机物改性法、以及聚合物改性法对纳米CaCO_3的表面进行改性处理，以有效改善纳米CaCO_3表面的分散性，促进纳米CaCO_3在PVC中的广泛应用。

参考文献

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