碳酸鈣是高分子復合材料中廣泛使用的無(wú)機填料。在橡膠、塑料制品中添加碳酸鈣等無(wú)機填料，可提高制品的耐熱性、耐磨性、尺寸穩定性及剛度等，并降低制品成本，但無(wú)機填料親水疏油的表面特性，使其與高分子材料相容性差，因此加工中易形成不規則的聚集體，造成在高聚物內部分散不均勻，從而產(chǎn)生界面缺陷，導致制品的物理機械性能降低。為了克服碳酸鈣應用上的自身缺點(diǎn)，改善其與高分子材料的相容性和分散性，使其成為一種功能性補強增韌填充材料，近年來(lái)國內外這方面的研究十分活躍。
1 、PVC簡(jiǎn)述
PVC也即聚氯乙烯是制造業(yè)中常用的材料之一，具有優(yōu)良的阻燃性與耐腐蝕性等特點(diǎn)。同時(shí)，因整體力學(xué)性能較高而且價(jià)格相對較低，使之在建材領(lǐng)域得到了廣泛運用而且在其他領(lǐng)域內的運用率處于提升當中。據相關(guān)統計，U-PVC產(chǎn)品在歐洲發(fā)達國家PV產(chǎn)品的占比達到了70%以上，然而由于其品質(zhì)較硬而且強度處于3~5 KJ/m2之間，在使用過(guò)程中存在一定的性能缺陷，通過(guò)技術(shù)處理以改提升其韌性不僅是行業(yè)需求更是產(chǎn)品自身發(fā)展的趨勢。在以往的韌性處理中是通過(guò)增加膠類(lèi)彈性體來(lái)實(shí)現的，雖然能夠提到改善韌性的目的但卻損失了其剛性，進(jìn)而影響到了材料使用的穩定性也即存在一定的安全隱患。然而，隨著(zhù)納米技術(shù)的發(fā)展，為PVC材料的改性提供了新的研究方向和方法，但納米粒的運用要求做到均勻分散在聚合物體中而且還要與之充分結合，為提升其效果則需要對其進(jìn)行改性。
2、改性納米碳酸鈣增韌PVC技術(shù)實(shí)驗
2.1實(shí)驗原料準備
根據實(shí)驗的設計，需要選用平均聚合度為1000PVC、納米碳酸鈣、表面處理劑、ACR、KM355P。為確保實(shí)驗的準確性，上述原料可分開(kāi)采購，選購市場(chǎng)上主流企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品，避免選擇雜牌企業(yè)的產(chǎn)品，導致影響實(shí)驗的效度。
2.2實(shí)驗樣品的制備
根據實(shí)驗要求，安裝以下步驟準備實(shí)驗所需的樣品：首先，運用高速混合機將ACR、PVC、納米碳酸鈣、輔助助劑進(jìn)行捏合，達到110℃標準之后即可停止，得到實(shí)驗所需的混合料；其次，運用雙輥塑煉機將捏合之后的混合料進(jìn)行混煉，當達到8min標準后即可，得到實(shí)驗所需的復合料；再次，運用平板硫化機將復合料進(jìn)行熱壓處理，當達到7 min標準后即可，再在20MPa環(huán)境進(jìn)行冷卻處理并最終得到成4 mm的實(shí)驗樣品。
2.3性能測試
力學(xué)性能測試：在Instron 4466型萬(wàn)能實(shí)驗機上按GB/T1040-1979 (1992)進(jìn)行拉伸強度、斷裂伸長(cháng)率的測試。在Zwick1465萬(wàn)能實(shí)驗機上按GB/ T1043-1979 (1993)測試簡(jiǎn)支梁(Charily)缺口沖擊強度，試樣尺寸80 mmX 10 mm。在In-stron4466型萬(wàn)能實(shí)驗機上按ASTM D790 -2007測試彎曲性能，測試速度2 mm/ min。
SEM觀(guān)測：首先，收集實(shí)驗中的樣品斷條并在斷裂面噴金；其次，采用高分辨率SEM觀(guān)測經(jīng)過(guò)噴金處理后的斷面情況并記錄在案。
2.4實(shí)驗結果與討論
2.4.1 納米CaCO3和ACR用量對PVC力學(xué)性能的影響
結合實(shí)驗中獲取到的納米CaCO3用量對PVC力學(xué)性能的影響圖像可看出，隨著(zhù)納米CaCO3用量的增加，復合材料的沖擊強度先升后降，在納米CaCO3用量為15 phr時(shí)達到了最大值，是基體PVC(5.4 KJ/m2)的3倍多。從此可知，復合材料經(jīng)過(guò)處理后，不僅其斷裂伸長(cháng)率在現有基礎之上得到了進(jìn)一步提升而且彎曲模量同樣得到了擴展，處于不斷增加狀態(tài)。同時(shí)，經(jīng)過(guò)ACR處理后的PVC，在剛性方面有所下降，但是缺口的沖擊強度卻得到了一定程度上的提升，就整體性能而言是得到了改善，利大于弊的。
2.4.2表面處理劑用量對PVC/ACR/納米CaCO3復合體系性能的影響
在實(shí)驗中因考慮到CaCO3本身的特性，在實(shí)驗環(huán)節中選用的基本體不僅需要具備一定韌性而且其界面還需要具備一定的結合力，才能確保應力的有效傳遞，進(jìn)而達到實(shí)驗目的。為此，在具體實(shí)驗中采用了5phr的ACR，結合實(shí)驗數據與圖像分析發(fā)現該劑量對于改善PVC材料的沖擊強度具有明顯的作用。同時(shí)，結合實(shí)驗獲取的圖像對比，與純PVC相比，納米CaCO3添加到PVC/ACR體系后，顯著(zhù)提高了復合體系的缺口沖擊強度，且比PVC/納米CaCO3復合體系的缺口沖擊強度高，說(shuō)明納米CaCO3和ACR具有明顯的協(xié)同效應。此外，根據實(shí)驗中的圖像發(fā)現，將性能經(jīng)過(guò)改變之后CaCO3運用到復合體系材料時(shí)，不僅能夠提升材料斷裂伸長(cháng)率而且能夠提升缺口處的沖擊度，同時(shí)并不會(huì )影響到復合體系材料其他方面的性能，如對拉伸強度的影響可以忽略不計。同時(shí)，根據實(shí)驗數據得知，當加大處理劑劑量但不超過(guò)5phr時(shí)，會(huì )進(jìn)一步提升復合體系材料的沖擊強度以及斷裂伸長(cháng)率，當超過(guò)該劑量，其作用出現下降也即適宜控制在2~5phr之間。
3、結語(yǔ)
綜合以上PVC性能以及上述實(shí)驗分析，得出以下幾點(diǎn)結論：
其一，改性納米碳酸鈣相比ACR增韌后PVC而言，前者不僅能夠起到提升PVC缺口的沖擊強度而且能夠確保其剛性不受影響。
其二，PVC填充拉伸斷裂伸長(cháng)率復合材料經(jīng)過(guò)2~3.5phr劑量的處理劑的相應處理之后，能夠在一定程度上提升其沖擊性能以及拉伸斷裂伸長(cháng)率，擴展了其使用范圍。
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