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常见增韧刚性粒子的结构与应用黎明职业大学高分子材料加工技术专业《高分子材料配方技术》1

内容来源参考资料：图书资源：王国全《聚合物共混改性原理与应用》期刊资源：吴宇辉《分散性对PP/nano-CaCO3复合材料性能的影响》2

目录CONTENT纳米碳酸钙的结构与应用01蒙脱土的结构与应用02纳米二氧化硅的结构与应用03

01纳米碳酸钙的结构与应用4

01纳米碳酸钙的结构与应用”1.1纳米碳酸钙（nano-CaCO3）的结构与特性纳米粒子特性碳酸钙特性

01纳米碳酸钙的结构与应用”1.1纳米粒子的结构与特性纳米粒子会随着尺寸的逐渐变小而呈现出不同的效应，其宏观物理性能会发生大的改变纳米粒子一个显著的优势是，粒子比表面积非常大，表面能非常高，且纳米粒子的表面会聚集大量的原子，这些原子活性很高，非常容易和其他的原子结合，具有非常强的不稳定性因此纳米粒子常会应用于与大分子反应，获得高性能的增强复合材料

01纳米碳酸钙的结构与应用”1.1纳米碳酸钙（nano-CaCO3）的结构与特性 平均粒径小，多为0.1-100nm，小粒径致使纳米碳酸钙比表面积大，表面能高，表面呈强极性晶型多为立方晶，但当粒径特别小时会呈链状晶体，晶型也会随加工工艺和晶型控制的变化而不同，例如普通轻质碳酸钙晶型呈纺锤形

01纳米碳酸钙的结构与应用”1.1纳米碳酸钙（nano-CaCO3）的结构与特性由于其粒径处于纳米尺寸，故而在应用材料时表现出一些特殊性能，例如在塑料和橡胶的应用中，相较于普通轻质碳酸钙只能体积填充、略微补强性能，纳米碳酸钙能够大幅提高韧性和光学性能，具有功能型填料双重作用

01纳米碳酸钙的结构与应用”1.1纳米碳酸钙（nano-CaCO3）的结构与特性白度高，适宜作浅色制品与水混合后能够呈现微透明性呈弱碱性价格较为低廉，且碳酸钙作为填充剂在塑料领域已有长期的广泛应用，所以纳米碳酸钙/聚合物共混体系的研究受到较多关注，取得多方面的进展，且已获得工业应用，是在塑料增韧中最有应用前景的无机刚性粒子之一

01纳米碳酸钙的结构与应用”1.2纳米碳酸钙（nano-CaCO3）的应用无机纳米粒子在塑料中应用，最重要的作用之一是提高材料的韧性，即抗冲击性能无机纳米粒子增韧塑料属于非弹性体增韧体系，可应用于PP、PVC、ABS等塑料的增韧改性，可使韧性和刚性同时提高

01纳米碳酸钙的结构与应用”1.2纳米碳酸钙（nano-CaCO3）的应用无机纳米粒子对脆性塑料和准韧性塑料都有增韧作用，但是无机纳米粒子对准韧性塑料基体的增韧效果更为显著因而，无机纳米粒子增韧体系通常也要求被增韧的塑料基体本身有一定韧性，为了增加被增韧的塑料基体的韧性，可以在共混体系中添加一些弹性体，组成无机纳米粒子/弹性体/塑料三元共混体系

01纳米碳酸钙的结构与应用”1.3nano-CaCO3/POE/PP复合材料在复合材料中添加弹性体，制备纳米碳酸钙/弹性体/聚丙烯三元复合材料，纳米碳酸钙粒子可发挥较显著的增韧作用纳米碳酸钙/弹性体/聚丙烯复合材料中的弹性体，可以选用：EPR（乙丙橡胶）EPDM（三元乙丙橡胶）POE（乙烯-1-辛烯共聚物)SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）

序号PP质量份POE质量份纳米碳酸钙质量份简支梁缺口冲击强度，kJ/m2弯曲弹性模量MPa110012/28.66772100121258.586401纳米碳酸钙的结构与应用”1.3nano-CaCO3/POE/PP复合材料例如采用母料法，纳米碳酸钙粒径为30nm，经过了表面改性制样方法为双螺杆挤出机造粒，注塑制样复合材料的力学性能数据如下表所示13

01纳米碳酸钙的结构与应用”1.3nano-CaCO3/POE/PP复合材料采用母料法制备的纳米碳酸钙/POE/PP复合材料的缺口冲击强度达58.5kJ/m2，比POE/PP二元体系高105%，弯曲弹性模量则提高了27.6%如果采用弹性体增韧，冲击强度（韧性）提高的同时，弯曲弹性模量（刚性）下降如果采用纳米碳酸钙增韧，韧性和刚性可以同时提高，这正是纳米粒子增韧的优势14

01纳米碳酸钙的结构与应用”1.3nano-CaCO3/POE/PP复合材料由于PP和弹性体都是粒料，所以在工业生产中难以直接添加纳米CaCO3粉体采用母料法，在PP共混体系中添加纳米碳酸钙母料，可以解决纳米粉体难以直接添加的问题，并解决了纳米粒子的分散问题15

01纳米碳酸钙的结构与应用”1.4纳米CaCO3/EPR/PP三元共混体系纳米CaCO3/EPR/PP共混体系的简支梁缺口冲击强度和弯曲弹性模量(23℃)(PP/EPR=100/20，纳米CaCO3为变量)16

01纳米碳酸钙的结构与应用”1.4纳米CaCO3/EPR/PP三元共混体系在纳