纳米CaCO_3的表面改性及其在软PVC中的应用

中国注塑网

纳米CaC3的表面改性及其在软PVC中的应用高琪君，陈烨璞，刘俊康，朱勇，宫洪玺（无锡轻工大学化工学院，江苏无锡214036）其随ADDP分子结构和用量的变化规律。最后，将改性纳米CaC3充填改性软质PVCC：CaC3表面改性剂；表面改性纳米CaC3由于粒径小、比表面大、容易团聚、分散性差等影响了其使用效果，所以需进行表面改性处理。因此，我们开发了适宜工业应用的一系列ADDP类表面改性剂，并探讨了亲水螯合基团个数、疏水基团碳链长度对改性效果的影响。1实验部分1.1主要原料与设备未改性纳米CaC3，广平化工实业有限公司提供；ADDP改性剂，自研制；旋转式粘度仪，同济大学机电厂；接触角测量仪，日本；光透射粒度测定仪，南京化工大学硅酸盐工程研究所；熔体熔融指数仪，承德试验总厂；高速混合机（张家港市大江机械有限公司）。　　1.2合成方法将装有回流冷凝管、温度计、滴液漏斗、搅拌器的四口反应烧瓶置于水浴中，反应瓶内预先装入一定量的POCb.减压下将缩合剂由滴液漏斗慢慢滴加至反应瓶中，保持反应温度在15°C以下，再加入定量的脂肪醇，并缓慢升温进行反应。　　反应结束后，产物经洗绦，真空脱水干燥后即得成品。产品为白色或浅黄色膏状体易溶于水，是一种特殊结构的多磷酸酯。　　1.3纳米CaC3的表面改性将CaC3投入水中，搅拌均匀。将计量好的ADDP用水稀释，在适当温度下加到碳酸钙的悬浮液中，搅拌至反应完全，取出烘干，160目过筛。　　1.4测试方法D0P糊粘度：将碳酸钙与D0P按质量比1：2混合搅匀，用旋转式粘度计测得D0P糊粘度。　　入料筒，加热5min，在一定负荷下挤出，每30s切割一次，所得粒子称重取平均值。　　2结果与讨论2.1螯合基团的影响将三种不同ADDP，按亲水性螯合基团个数从少到多依次编为ADDP―用量/%得吸油量大幅度下降且下降幅度与ADDP的结构和用量有关。其中，以ADDP表2DOP糊粘度用量从表2可知，ADDP改性使得DOP糊粘度从未改性的2500mPa、降到300mPa、左右，即便是少量的ADDP也使得粒度下降到400mPa°s左右。这充分说明改性后纳米CaC3与DOP介质的润湿性能大为提高，减弱了粒子间的聚集倾向，从而减少纳米CaC3颗粒在流场中的运动阻力，使粘度降低。同样，ADDP―3优于ADDP表3PVC溶融指数g/1min用量PVC的共混体系在熔融指数上均有大幅度提高，三种ADDP的差异不大。这表明ADDP使得共混体系的加工性能大为改善。这是由于表面改性使得改性后的纳米CaC3降低了表面能，表面由亲水性变为亲油性，改善了CaC3与PVC间的界面，减少了DOP的用量，也有利于加工性能得到改善。　　综上可知，ADDP―3的使用效果最好。这就说明，表面改性剂分子亲水性螯合基团越多，与CaC3表面结合越好，表面改性效果也就越好。　　2.2疏水性碳链长度的影响将三种疏水性碳链长度不同的ADDP，按疏水基团碳链数从少到多依次编为ADDP从可知，这三种ADDP表面改性的CaC3，其吸油量较未改性CaC3有大幅度下降，随着ADDP用量的增加，吸油量呈下降趋势。其中以ADDP―5改性CaC3的吸油量下降最为明显。　　从可知，三种ADDP改性使得DOP糊粘度从未改性的2500mPa°s降到600mPa°s以下。随着ADDP用量增加，粘度降低的幅度增大。同表4 PVC熔融指数用量/从表4可知，经三种ADDP改性的CaCO3与PVC的共混体系在熔融指数上均有大幅度提高。但是，三种ADDP之间的差异并不明显。　　从、、表4综合可知，碳链长度对改性后CaC3的性质有很大的影响。ADDP定程度时，将使得ADDP的水溶性大为减弱。这样，在水溶液中对纳米CaC3进行湿法改性时，水溶性差的ADDP改性效果并不理想。因此，ADDP―6的应用效果反而比ADDP―5差一些。　　此外，影响CaC3与PVC共混体系加工性能的因素十分复杂，吸油量、改性剂疏水链与PVC的结合、CaC3与PVC的共混方式等都有影响。因此，熔融指数是受诸多因素影响的一个综合指标。　　3结论表面改性剂ADDP应用于纳米CaC3的表面改性，改变了其表面性能，亲水性减弱，疏水性增强，改善了DOP对其表面的润湿性能。经ADDP改性后的CaC3与PVC树脂的相容性大为改善。此外，表面改性剂亲水螯合基团越多，与CaC3表面螯合越好，表面改性效果也就越好；表面改性剂疏水基团对表面改性效果影响较大，疏水基团疏水性要适中。4主要