第1页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共6页纳米CaCO3/聚合物复合材料及其在建筑塑料中的应用研究北京化工大学材料科学与工程学院王国全赵红英北京化工大学教育部超重力工程研究中心陈建峰曾晓飞摘要：研究了纳米CaCO3/PVC/CPE以及纳米CaCO3/PP/SBS复合材料的力学性能，结果表明：纳米CaCO3对PVC共混体系具有显著的增韧效果，对PP共混体系也有一定的增韧效果。并研究了纳米CaCO3/PVC/CPE复合材料在PVC门窗异型材中的应用。关键词：纳米CaCO3；PVC；PP；增韧；复合材料；PVC门窗异型材1前言由于纳米粒子具有巨大的比表面积和特殊的表面特性，因而具有一系列特殊性能。采用纳米无机粒子制备聚合物基复合材料，可获得补强、增韧等改性效果。在各种纳米级无机粒子中，纳米级CaCO3因其应用前景广泛且价格较低，而受到了更多的关注。北京化工大学教育部超重力工程研究中心采用超重力法研制了纳米级CaCO3，并已成功地实现了工业化生产。研究纳米CaCO3增韧PVC及PP复合材料。采用纳米CaCO3粒子（无机刚性粒子）对聚合物进行增韧，属于非弹性体增韧体系。与单纯采用弹性体（如CPE、SBS等）的增韧改性相比，采用纳米CaCO3粒子增韧有诸多优越性。传统的弹性体增韧，在提高材料韧性（冲击强度）的同时，会使其刚性（模量）下降。而采用纳米粒子进行增韧，则可使塑料的韧性第2页共6页第1页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共6页和刚性得到全面提高。2实验由于纳米CaCO3增韧PVC及PP体系属于非弹性体增韧，要求基体本身具有一定的韧性，故PVC或PP中应添加少量弹性体，在PVC中可添加CPE，在PP中可添加SBS。本研究制备了纳米CaCO3/PVC/CPE复合材料及纳米CaCO3/PP/SBS复合材料，结果表明，纳米CaCO3粒子的添加使材料获得了显著的增韧效果。并将纳米CaCO3/PVC/CPE复合材料应用于PVC门窗异型材，使PVC门窗异型材的性能得到了全面的提高。2.1原材料（1）纳米CaCO3：北京化工大学超重力工程技术研究中心采用超重力法技术制成，平均粒径30nm，对其进行湿法表面改性后，又进一步进行了预处理。（2）PVC树脂：SG－5型，北京化工二厂生产。（3）氯化聚乙烯（CPE）：氯含量36％。（4）PP树脂：新疆克拉玛依石化公司生产。（5）SBS：岳阳石化公司生产。（6）其它各种助剂（稳定剂、加工助剂）：均为工业级。2.2实验设备及方法实验室小试制备的纳米CaCO3/聚合物复合材料样品，采用单螺杆挤出制样机制样。冲击性能测试采用简支梁冲击试验机，测试方法按GB1043－79《塑料简支梁冲击试验方法》进行。拉伸及弯曲性能测试采用第3页共6页第2页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共6页Instron拉伸试验机。PVC门窗异型材工业性试验在异型材生产厂进行；性能测试按照GB8814－1998《门窗框用硬聚氯乙烯（PVC）型材》的规定进行。3结果与讨论3.1纳米CaCO3/PVC/CPE复合材料的抗冲击性能表1纳米CaCO3用量与PVC/CPE缺口冲击强度的关系样品编号主要物料用量(质量份)缺口冲击强/(kJ/m2)度PVC纳米CaCO3CPE11000814.921004853.731008881.4研究了纳米CaCO3的不同用量对纳米CaCO3/PVC/CPE复合材料的缺口冲击强度的影响。采用单螺杆挤出制样机制备单缺口样条，测试方法按GB1043－79进行，结果如表1所示。表1结果表明，随着纳米CaCO3加入量的增大，试样的缺口冲击强度显著增大。当PVC：纳米CaCO3：CPE的质量比为100：8：8时，复合材料试样的缺口冲击强度可达到814kJ/m2，比不加纳米CaCO3的试样提高了4.46倍，这表明纳米CaCO3对PVC复合材料有显著的增韧作用。为提高纳米CaCO3/聚合物复合材料的性能，关键是要使纳米粒子在聚合物中分散均匀。然而纳米粒子的表面能很高，若将未经适当处理的纳米CaCO3直接添加到聚合物中，纳米粒子极易聚体成团，无法发挥增韧作用。本研究采用特殊的表面处理剂对纳米CaCO3颗粒进行表面改性，并进一步进行了预处理，制备的改性纳米CaCO3对PVC/CPE有显著的增韧效果。3.2纳米CaCO3/PVC/CPE复合材料的拉伸及弯曲性能第4页共6页第3页共6页编号：时间：2021年x月x...
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