碳酸钙等无机晶须改性及其在塑料中的功能化应用播报文章


发布时间:

2023-03-24

无机晶须作为一种重要的塑料添加剂,具有耐热、耐磨、强度高、抗电、防滑、吸波、阻燃等性质。近几年来,随着碳化硅、硼酸铝晶须的生产成本下降,碳酸钙、硫酸钙、硫酸镁等廉价晶须的性质不断优化,使无机晶须再度成为高分子材料所需的重要填充改性材料。

碳酸钙等无机晶须改性及其在塑料中的功能化应用播报文章

  无机晶须作为一种重要的塑料添加剂,具有耐热、耐磨、强度高、抗电、防滑、吸波、阻燃等性质。近几年来,随着碳化硅、硼酸铝晶须的生产成本下降,碳酸钙、硫酸钙、硫酸镁等廉价晶须的性质不断优化,使无机晶须再度成为高分子材料所需的重要填充改性材料。

  由于无机晶须比表面积大、表面极性很强、与基体的界面性质不同,若直接添加到基体,会产生团聚分散不均匀、与基体的粘合强度低、相容性差等问题,最终影响复合材料的性能。因此,在应用前往往需要对无机晶须进行表面改性。

  1、无机晶须改性及其在聚丙烯(PP)中的应用

  聚丙烯作为五大常用塑料之一,但由于其自身韧性较差,因此,需要进行化学或物理改性提高其韧性。

  江南等采用硅烷偶联剂KH570对硫酸钙晶须进行表面改性,添加改性硫酸钙晶须的PP复合材料的力学性能明显高于纯PP的力学性能,当添加量为15%时,改性硫酸钙晶须/PP复合材料的弯曲强度、拉伸强度和杨氏模量分别提高了23.3%、57.1%和21.6%。

  需要注意的是:利用不同改性剂改性同一晶须对聚丙烯力学性能具有不同的影响。硬脂酸改性后的碳酸钙晶须能够提高聚丙烯的β晶强度,而将钛酸酯和铝酸酯改性后的碳酸钙添加到聚丙烯中会使β晶消失。相同改性剂改性不同晶须对聚丙烯力学性能具有不同的影响。杨宁

  等将HK550改性的钛酸钾晶须填充到聚丙烯复合材料中,其冲击强度和拉伸强度均随着钛酸钾晶须添加量的增大而提高;将HK550改性的硫酸钙晶须添加到聚丙烯中,其拉伸强度随硫酸钙晶须添加量的增大而逐渐提高,但冲击强度却随添加量的增大而降低。

  周祚万等将四针状氧化锌晶须添加至聚丙烯(PP)复合材料中,结果表明,聚丙烯复合材料的体积电阻率随氧化锌晶须的增加而下降,当添加量为30%时,聚丙烯复合材料的体积电阻率达到最小值,为6.17×1016Ω·cm,比纯聚丙烯降低了64.5%,达到了绝缘材料的要求。

  2、无机晶须改性及其在聚乙烯(PE)中的应用

  李洪伟等研究发现硫酸钙晶须可均匀地分散在低密度聚乙烯,但是,其在提高了复合材料的弹性模量和抗拉强度的同时,降低了拉伸韧度和断裂伸长率。

  叶素娟等通过填加改性后的钛酸钾晶须,制备了钛酸钾晶须/聚乙烯复合材料。实验结果表明,复合材料的拉伸强度、维卡软化温度以及硬度均高于纯聚乙烯材料;当改性钛酸钾晶须的添加量为30%时,复合材料整体性能达到最佳。

  3、无机晶须改性及其在聚氯乙烯(PVC)中的应用

  鲁云花等通过氢氧化钠对硫酸钙晶须进行改性,制得羟基化硫酸钙晶须,然后,将其与聚氯乙烯共混得到复合材料,硫酸钙晶须/聚氯乙烯复合材料的力学性能和热稳定均有较为明显的提升。

  姜玉芝等研究发现,添加不同量碱式硫酸镁晶须对PVC复合材料的力学性能的影响具有明显的差异,当晶须添加量为40份时,与未添加晶须的复合材料相比,其冲击断裂强度提高了62.43%,弹性模量提高了52.38%,碱式硫酸镁晶须/PVC复合材料综合性能达到最佳。

  尹建军等将改性后的碱式硫酸镁晶须添加到PVC树脂中测试其阻燃性能。实验结果表明,添加了晶须的PVC树脂的阻燃性能同较纯PVC树脂相比,得到了明显的改善。当碱式硫酸镁晶须的添加量为60份时,复合材料的氧指数提高到28.3%(纯PVC树脂氧指数25.5%)。

  资料来源:《韩德全,曹鸿璋,于晓丽,等.无机晶须在塑料中的应用[J].塑料,2020,49(06):143-147.》


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