无机粉体改性塑料的研究进展
碳酸钙(CaCO3)在塑料中的应用及其具体要求
1、碳酸钙在塑料工业中的地位与作用众所周知，碳酸钙无论是重质碳酸钙还是轻质碳酸钙，是塑料工业中使用数量最大、应用面最广的粉体填料。
我国塑料制品的年产量已超过3000万吨，以塑料用粉体填料数量占塑料制总量10%，而碳酸钙在各种粉体填料总量的70%计算，目前我国塑料工业每年使用的各种规格的碳酸钙至少在210万吨以上。
随着塑料原料——合成树脂价格不断上升，特别是从2003年下半年开始的涨价狂潮暴发以来，合成树脂的市场价格已经上升50%以上，如低密度聚乙烯已上升到每吨万元以上，拉丝级聚丙烯已上升至九千多元/吨。
众多塑料加工企业的目光不约而同地落到廉价的非矿粉体材料上面，特别是碳酸钙以价格低廉、使用方便、副作用少等众多优点成为塑料加工行业首选的增量材料，为碳酸钙行业带来巨大商机。
碳酸钙作为廉价的填充材料其经济性是不言而喻的。
每年使用二百多万吨非金属矿产品代替以石油为原料的合成树脂，相当于国家少建2~3座大型石油化工厂，不仅可以节约数百亿元的投资，而且节约下来的是地球上不可再生且日益成为国家必争的战略资源的石油，对社会、对国家乃至对整个地球人类都是不可磨灭的贡献！而对于塑料加工行业来说，每多使用1%的碳酸钙等非矿粉体材料，就等于降低100元左右的原材料成本，而100元的差价往往会成为盈亏的分界线，会成为市场竞争力的分水岭，成为企业生存和发展的关键!多年的应用实践表明，碳酸钙不仅可以降低塑料制品的原材料成本，而且还具有改善塑料材料某些性能的作用，例如PP编织袋的色泽由半透明变为白色以及表面极性增加有利于印刷等。
近几年来的研究更是获得可喜成果，多家大专院校和科研单位的研究成果表明，达到一定细度的碳酸钙在使用得当时，可显著提高基体塑料的抗冲击性能，即碳酸钙可作为塑料材料的抗冲改性剂使用。
如清华大学高分子研究所研制的HDPE/CaCO3复合材料（重量比为1:1），其缺口冲击强度可达基体塑料的十倍左右，见表1。
南京工业大学材料科学与工程学院的研究成果也证明了这一点，均聚PP/ 碳酸钙复合材料的缺口冲击强度较基体塑料提高一倍，见表2。
聚碳酸酯／无机纳米复合材料的研究进展
２ １ 年 ６月 ０１
综 述
Ｓ ｕｍｍａ ｚ ｔｏ ｉ ｒ ａ ｉｎ
Ｖｏ ． Ｎｏ３ １ ８ ．
Ｊ ｎ ２ １ ｕ ｅ ０１
聚碳酸 酯／ 无机纳米复合材料 的研究进展
李 立 ，施 利毅 ，冯欣。 ，曹绍梅
（． １ 上海海洋大学食品学院，上海 ２ １０ ） ０ ３６
（ ． Ｎ ｎ ｃ ｎｅ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ｅｅｃ ｅ ｔ ，Ｓ ａｇ ａＵ ｉｅ ｉ ， ２ ａｏ ｉ ｃ ｄ ｃ ｎｌ ｙ ｓａｈＣ ｎｅ ｈ ｎｈｉ ｎｖｒ ｔ Ｓｅ ａ Ｔ ｏ Ｒ ｒ ｓｙ Ｓ ａｇ ａ ２ ０ ４ ，Ｃ ｉ ） ｈ ｎｈ ｉ ０ ４ ４ ｈｎ ａ
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关键 词 ：聚碳 酸 酯 ；纳 米粉体 ；碳 纳 米管 ；层状 纳 米材料
Ｓ ｕ ｉｓ ｏ ｈ ｏ ｒ ｓ ｆＰｏｙ ａ ｂ ｎ ｔ ／ ｏ ｇ ｎ ｃＮａ ｏ ｏ ｐ ｓｔ ｔ ｄ ｅ ｎ ｔ ｅ Ｐｒ ｇ ｅ ｓｏ ｌ ｃ ｒ ｏ ａ ｅｉ ｒ ａ ｉ ｎ ｃ ｍ ｏ ｉｅ ｎ
用最为广泛的一种目： 部科 教育 学技术 重点 研究 项目编号 ０１ ） （ ２８８ ， ２
上海 青项目 ｓｃ００１ 市优 （ 一８】） ｓ
７ ０
第 ３期
２ １ 年 ６月 ０１
纳 米 科 技
Ｎａ ｏ ｃ ｅ ｃ ｎ ｓ ｉ ｎ ｅ＆ Ｎａ ｏｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｎ ｔｃ ｎ ｌ ｇ
纳米碳酸钙改性技术研究进展及代表性应用综述
纳米碳酸钙改性技术研究进展及代表性应用综述吕津辉/文【摘要】碳酸钙是一种重要的无机粉体填充材料，由于其原料来源丰富且成本低，生产方法简单，性能比较稳定，被广泛的应用于橡胶、涂料、胶黏剂、造纸、塑料、食品等行业。
按照生产方法的不同，碳酸钙可分为重质碳酸钙和轻质碳酸钙。
而活性碳酸钙，又称改性碳酸钙，是通过加入表面处理剂对重钙或轻钙进行表面改性制得[1]。
【关键词】纳米碳酸钙；改性剂；改性技术；纳米碳酸钙应用；填加纳米碳酸钙是20世纪80年代发展起来的一种新型超细固体粉末材料，其粒度介于0.001～0.1um(即1～100nm)之间等。
由于纳米碳酸钙粒子的超细化，其晶体结构和表面电子结构发生变化，产生了普通碳酸钙所不具有的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子效应[1]。
为了使具有良好性能的纳米碳酸钙发挥优良性能，使用者对纳米碳酸钙进行表面改性，使其成为了一种具有多功能性的补强填充改性材料。
改性后的碳酸钙表面吸油值明显降低，凝聚粒子的粒径减小，粒子分散性增强，作为填料用于生产后的制品塑化时间缩短，塑化温度下降，溶体流动指数上升，流动性得到显著改善[2]。
1.表面改性的理论1.1 化学键理论偶联剂一方面可以与纳米碳酸钙表面质子形成化学键，另一方面要与高聚物有较强的结合界面，进而提高纳米粒子的力学性能[1]。
1.2 表面浸润理论因为复合材料的性能受高分子物质对纳米填料浸润能力的影响，若填料能完全被浸润，那么树脂对高能表面的物理吸附将提供高于有机树脂内聚强度的粘结强度[1]。
1.3 可变形层理论吸附树脂会优先选择偶联剂改性填料的表面作配合剂，一个范围的固化不均会生成变形层，变形层是一个比偶联剂在聚合物和填料之间的单分子层厚得多的柔树脂层，它能防止界面裂缝的扩图1流化床造粒工艺流程展，松弛界面应力，加强界面的结合强度[1]。
1.4 约束层理论模量在高模量粉体和低模量粉体之间时，传递应该是最均匀的[1]。
现代塑料改性与加工应用的新方法
作者简介：刘玉强（1963-)，男，研究员，主要从事高分子材料的改性与加工应用技术研究工作。
收稿日期：2021-06-180 前言塑料改性就是在塑料材料中添加合适的改性剂，采用一定的加工工艺技术制成新颖的结构特性，能够满足应用性能要求的新型塑料材料与制备的方法。
塑料通过技术的改性、不仅可以降低塑料制品生产成本、增加产品的功能，而且为开发新型塑料以及减轻塑料环保压力都具有现实意义。
塑料改性方法目前已由传统的共混与填充改性，向采用新材料、新工艺和新技术的方向发展，为实现通用塑料工程化，工程塑料高性能化和特种塑料低成本化提供更多可能。
在世界面临塑料材料与环境友好问题的今天，采用塑料改性的新方法可以提高塑料产品使用寿命，最大限度减少使用量，并且对回收利用废旧塑料以减轻环境压力发挥积极作用。
1 塑料改性新方法1.1 液晶原位复合改性液晶聚合物（LCP ）是一种介于固体结晶与液体之间的新型高分子材料，它具有晶态的各向异性、又有液态的可流动性的新型高分子材料。
主要有溶致液晶与热致液晶两种状态。
溶致液晶是溶液中呈液体液晶态和温度变化而呈液晶态。
热致液晶聚合物具有较好的流动性和易加工成型。
其成型产品具有液晶聚合物特有的皮芯结构，其本身具有纤维性质，在熔融态下有高度的取向，故可起到纤维的增强效果、从而作为塑料改性的增强剂。
原位复合改性是指塑料增强不是在塑料的加工以前就有的，如常用的玻璃纤维、碳纤维、而是在加工过程中就地形成的[1]。
原位复合改性技术改变了原有塑料共混改性与填充增强改性的传统观念，是塑料改性技术的创新技术。
原位改性是在塑料加工过程中添加一定量的液晶聚合物，在其与塑料熔融加工过程中，其刚性或半刚性的棒状分子容易沿受力方向取向排列，能形成是够长径比的微纤均匀分散在共混材料中，类似于混凝土中的钢筋、像宏观纤维（如玻璃纤维）一样起到了承受应力与分散应力作用而增强基体，解决了宏观纤维与基体相容性差，难以混合均匀，易于分层和存在界面缺陷的问题，其增强效果大大优于玻璃纤维等宏观纤维的增强效果。
石英粉体表面疏水化改性及其研究进展
石英粉体表面疏水化改性及其讨论进展（石英）的重要成分是SiO2，是地球上储量丰富的矿产资源之一。
由于具有稳定的物理和化学性能、无毒、无味、无污染、强耐酸性、耐高温、高耐湿、良好的透光性、抗辐射、低膨胀、低应力等性能，除应用于陶瓷、玻纤、保温材料、耐火材料等，在塑料、橡胶、油漆涂料、电绝缘封装材料等领域作为填料广泛使用，以提高复合材料性能，降低成本。
改性原理和改性方法是改性技术的基础，改性剂的选择、工艺设备及掌控条件、产品检测方法在改性过程中尤为紧要。
1改性原理粉体（表面改性）的原理和方法是相互关联的，改性原理决议着改性的方法。
由于石英粉体表面的亲水性，很难与有机高分子材料相容，为此需对其表面进行改性，使其表面性质由亲水性变为疏水性，从而改善石英粉体粒子表面的浸润性，使粉体粒子在有机化合物中更简单分散。
当前对石英粉体表面改性技术要求越来越高，提高改性效果同时降低成本。
且在不同领域的应用中，对石英粉体的纯度、粒度、白度及改性后效果等有不同要求。
一般来说，石英粉体的颗粒越细，比表面积越大，表面活性羟基越多，越易进行化学反应，改性后效果更好。
现在关于纳米二氧化硅表面改性讨论报告越来越多。
陈颖敏等分别采纳硅烷偶联剂KH－570、BYK－163和钛酸酯偶联剂NDZ－201对纳米二氧化硅进行表面改性，结果表明，KH－570改性效果最好，用量为5%，反应30min，对丙烯酸聚氨酯防腐涂料的各项性能均有较大提高。
石英等硅酸盐矿物经机械粉碎后，新生表面上产生游离基或离子，在外界条件作用下，表面产生Si－OH，Si－O－Si和Si－OHH等几种基团，易与外来的官能团发生键合，达到改性目的，为表面改性供给了基础。
在改性过程中，温度，改性剂的选择、用量及处理方法，改性工艺等是影响改性效果的重要因素。
2改性方法及工艺2.1改性方法对石英粉体有机表面改性的方法很多，但仅靠物理吸附于石英粉体表面，不仅改性效果不好，易在搅拌、洗涤等过程中脱落，而且在应用中也无法过多加添产品性能。
浅谈塑料改性的意义及发展方向
收 稿 日期 ：０ ６ ０ — ５ 修 回 日期 ：０ ６ ０ — ８ ２０—７ ０ ； ２ ０ — ７ ０ 作 者简 介 ： 范松 灿 （ ９ １ ） 男 ， 西 太 原人 。２ ０ １８ － ， 山 ０ ５年 ７月毕
业于山西大学。 山西省 高分子材料研 究及检测重 （
专业化 队伍 。 自 ２ 世纪 ８ 年代 以来 ．经过 ２ 多 ０ ０ ０
年 的 发 展 ， 已初 步 形 成 以填 充 母 料 和 各 种 功 能 母
油性 ，通常称 之为 “ 活化” 自 ２ 世纪 ８ 。 ０ ０年代开 始， 硬脂酸 、钛酸酯 、铝酸酯 、磷酸酯等偶联剂 以
及 硅 烷偶 联剂 都 已被 广泛 地用 作 无机 粉体 材 寸收缩 率 问题 ． Ａ Ｓ注 塑制 品的 成型 收缩 率 为 ０５％，而普 通 Ｂ ． ０ 聚丙烯 注塑成型制 品的成 型收缩率 达 １０ ． ％～ ５ ２０％。加 入 橡胶 弹性 体 和 无 机 矿物 粉 体 材料 （ ．０ 如
２ ）塑料改性能够在保证使用性能要求 的前提
关键词 ： 塑料改性的意义 ； 面处理 ； 表 收缩率
中图 分 类 号 ： Ｑ３ ５１４ Ｔ ２， 文献标识码 ： Ａ
１ 塑料 改性在 塑料 工业 中的地 位 塑 料 改性 是指 通 过 物 理 的 、化学 的或 者 物理 、 化 学相 结 合 的方法 使 塑料材 料 的性 能发 生人 们 预期 的变化 、或使 生产 成本 降低 、或使 其某 些性 能得 以 改善 、或 是 被 赋 予 全新 功 能 的过 程 。 大 多 数 情 况
料 、改性塑料专用料为主要产品的新兴行业 ．为我
国 塑料工 业持 续快 速 的 发展作 出了突 出贡 献 塑料
高分子_无机纳米复合材料的研究进展
收稿日期:2002-03-03。
作者简介:严满清,女,25岁,在读研究生,主要从事塑料改性及应用开发方面的研究工作。
高分子/无机纳米复合材料的研究进展严满清 王平华(合肥工业大学化工学院高分子科学与工程系,230009) 摘要:详细概述了采用纳米粒子直接填充分散法制备高分子基无机纳米复合材料,对纳米粒子表面处理方法及纳米复合材料的性能及应用进行了介绍。
关键词: 无机纳米粒子 表面处理 纳米复合材料 纳米粒子直接填充分散法 纳米科学与技术是一个跨学科的研究与开发领域,涉及纳米电子学、纳米材料学、纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米机械学、纳米加工及表征等[1]。
由于纳米科学与技术而制得的纳米材料表现出许多与众不同的特殊性质如光吸收性、高混合性、压缩性等,有着广阔的应用前景[2]。
因此,纳米材料被称为最有前途的材料。
1 纳米材料纳米结构为至少一维尺寸在1～100nm 区域的结构,它包括纳米粒子、纳米纤维、纳米薄膜、纳米块状和纳米晶等。
纳米粒子,又称超微粒子(ultrafine powders ,简称U FP ),统指1～100nm 的细微颗粒(结晶的或非结晶的)。
纳米粒子既不同于微观原子、分子团簇,又不同于宏观体相材料,是一种介于宏观固体和分子间的亚稳中间态物质。
当粒子尺寸进入纳米数量级(1～100nm )时,由于纳米粒子的表面原子与体相总原子数之比随粒径尺寸的减少而急剧增大,使其显示出强烈的体积效应、量子效应、表面效应和宏观量子隧道效应。
纳米材料指的是纳米结构按一定方式堆积或一定基体中分散形成的宏观材料,包括纳米块状材料和纳米复合材料。
制备纳米材料的方法有:化学气相沉积法、物理气相沉积法、机械合金法、液相化学合成法、超声波辐射法。
从物质的类别来分,可分为金属纳米材料、无机氧化物纳米材料、无机半导体纳米材料和有机小分子和聚合物纳米材料。
纳米材料是一种具有广泛应用潜力的新型材料,纳米材料能全面改善聚合物的综合性能,而且能赋予其奇特的性能,为聚合物的增韧增强改性提供了新的途径[3]。
PEEK改性研究进展[1]
![PEEK改性研究进展[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/f5ba9ab665ce0508763213c1.png)
PEEK改性研究进展王喜梅1 齐贵亮1 蔡江涛2 张玉龙1(1.中国兵器工业集团第五三研究所,济南 250031; 2.西安科技大学化学化工学院,西安 710054) 摘要 简要介绍了PEEK的物理、力学性能及其在机械、石油、化工、医药等领域的应用前景,从纤维增强、无机填料填充、与聚合物共混三个方面对聚醚醚酮的改性技术、聚醚醚酮复合材料的成型工艺及性能进行了讨论。
关键词 聚醚醚酮 改性 纤维增强 填充 共混 聚醚醚酮(PEEK)是一种结晶性、不透明、浅茶灰色的芳香族系超耐热型热塑性工程塑料,一般以4,4′2二氟苯酮或4,4′2二氯苯酮与对苯二酚盐或钠盐为原料缩聚而成。
PEEK由于大分子链上含有刚性的苯环、柔性的醚键及提高分子间作用力的羰基,且结构规整,因而具有耐高温、耐化学药品性、耐辐射、强度高、断裂韧性高、易加工等优异性能及线胀系数较小、自身阻燃、摩擦学性能突出、绝缘、耐水解等特点。
因此,其在汽车零部件、半导体、航天、石化、机械、医疗、电子电器等领域得到广泛的应用。
PEEK可与聚合物如聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚砜(PE2 S U)、液晶聚合物(T LCP)、聚醚酰亚胺(PE I)等共混;也可与碳纤维(CF)、玻璃纤维(GF)、晶须等复合增强,形成性能更优越的复合材料;还可填充微米、纳米级无机颗粒,如A l2O3、Cu O等,以期改善其摩擦学性能,同时提高PEEK的刚性、尺寸稳定性及冲击强度等性能,从而进一步扩大其应用范围。
笔者从纤维增强、无机填料填充及与聚合物共混三个方面阐述PEEK的改性研究进展。
1 纤维增强PEEKGF、CF和各种晶须与PEEK有很好的亲和性,可增强PEEK制成高性能的复合材料,提高PEEK的使用温度、模量、强度、尺寸稳定性等。
1.1 PEEK/GF复合材料邓杰等[1]研制了GF增强PEEK复合材料。
成型工艺是先将PEEK预浸带缠绕固定在一板形件模具上,然后再模压成型复合材料。
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无机粉体改性塑料的研究进展
无机粉体改性塑料是近年来塑料材料研究领域的热点，随着科技的进步，它得到了广泛的应用，并引发了人们深入的研究。
这类材料主要是由无机粉体和基体塑料通过其中一种方式共混或者化学结合而成。
通过有效改性，不仅可以提高塑料的机械性能、优化其表观质地，还能赋予其一些与天然材料近似的性能，例如疲劳耐性、耐磨性、抗老化性等。
本文将着重介绍无机粉体改性塑料的研究进展。
首先，无机粉体的选择范围广泛，常用的有纳米碳酸钙、氧化硅、氧化铝、金属硫化物等。
这些无机粉体的加入，为塑料提供了更强的刚度、更高的热稳定性和更好的阻燃性。
例如，氧化铝的加入能增加塑料的抗氧化性和阻燃性，使其在高温环境下保持良好的性能。
除此之外，为了达到最佳的改性效果，共混技术在无机粉体改性塑料研究中扮演着关键角色。
通过共混技术，无机粉体可以在塑料基体中分散均匀，从而使改性塑料具有更好的性能。
包括熔融共混、溶液共混、高剪切力共混等在内的各种共混技术都已被研究并成功应用。
另外，无机粉体的表面改性也是最近研究热点。
表面改性不仅能改善无机粉体在塑料基体中的分散性，还能优化其与基体的界面相容性，从而提高改性塑料的整体性能。
目前，无机粉体的表面改性方法主要包括硅烷偶联剂改性、有机硅改性、有机金属改性等。
值得一提的是，随着可持续性、环保性研究的逐渐深入，生物基塑料和可生物降解塑料也开始被应用于无机粉体改性塑料的生产中。
这些塑料不仅本身具有更好的生物相容性和可降解性，而且在无机粉体的添加下，仍然能保持较好的机械性能和使用性能。
总体来看，无机粉体改性塑料的研究进展迅速，技术日趋成熟，并在
塑料产业中有着广阔的应用前景。
然而，真正实现该技术的产业化，还需
要在选择无机粉体、改性方法和适配基体塑料等多方面进一步研究和优化。
只有这样，才能使无机粉体改性塑料真正发挥其优势，满足未来塑料产业
的高效、环保、可持续发展的要求。