【精品文章】碳酸钙填料增韧增强机理及复合偶联剂的改性应用浅析

偶联剂的种类和特点及应用偶联剂的种类和特点及应用偶联剂是一种重要的、应用领域日渐广泛的处理剂,主要用作高分子复合材料的助剂。

偶联剂分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两个基团,一个是亲无机物的基团,易与无机物表面起化学反应;另一个是亲有机物的基团,能与合成树脂或其它聚合物发生化学反应或生成氢键溶于其中。

因此偶联剂被称作“分子桥”,用以改善无机物与有机物之间的界面作用,从而大大提高复合材料的性能,如物理性能、电性能、热性能、光性能等。

偶联剂用于橡胶工业中,可提高轮胎、胶板、胶管、胶鞋等产品的耐磨性和耐老化性能,并且能减小ＮＲ用量,从而降低成本。

偶联剂的种类繁多,主要有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铬络合物及其它高级脂肪酸、醇、酯的偶联剂等,目前应用范围最广的是硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂。

1 硅烷偶联剂硅烷偶联剂是人们研究最早、应用最早的偶联剂。

由于其独特的性能及新产品的不断问世,使其应用领域逐渐扩大,已成为有机硅工业的重要分支。

它是近年来发展较快的一类有机硅产品,其品种繁多,结构新颖,仅已知结构的产品就有百余种。

1945年前后由美国联碳(ＵＣ)和道康宁(ＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇ)等公司开发和公布了一系列具有典型结构的硅烷偶联剂;1955年又由ＵＣ公司首次提出了含氨基的硅烷偶联剂;从1959年开始陆续出现了一系列改性氨基硅烷偶联剂;20世纪60年代初期出现的含过氧基硅烷偶联剂和60年代末期出现的具有重氮和叠氮结构的硅烷偶联剂,又大大丰富了硅烷偶联剂的品种。

近几十年来,随着玻璃纤维增强塑料的发展,促进了各种偶联剂的研究与开发。

改性氨基硅烷偶联剂、过氧基硅烷偶联剂和叠氮基硅烷偶联剂的合成与应用就是这一时期的主要成果。

我国于20世纪60年代中期开始研制硅烷偶联剂。

首先由中国科学院化学研究所开始研制γ官能团硅烷偶联剂,南京大学也同时开始研制α官能团硅烷偶联剂[1]。

偶联剂的应用发展及PVC改性体系中无机填充剂介绍ＰＶＣ因具有阻燃性、电绝缘性、耐磨损、价格低廉等性能而得到了广泛的应用,但是由于其结构上的缺陷,造成了ＰＶＣ制品热变形温度低、缺口冲击敏感及加工困难等,使其应用受到较大的限制。

刚性和韧性是两个重要性能指标,如何保证塑料制品兼有良好的刚性和韧性,是长期以来材料科学研究的重要课题之一。

填充改性是塑料改性的重要手段之一,在ＰＶＣ中加入各种填料(碳酸钙、滑石粉、硅灰石、云母以及纤维等)可以降低成本,提高材料刚性、硬度、耐热性,提高制品的尺寸稳定性和耐蠕变等,还可以赋予材料特殊的功能。

但ＰＶＣ与填料极性差异大,相容性不好,填料在树脂中不易均匀分散,界面粘结力低,使材料的拉伸强度、冲击强度、断裂伸长率不但不能提高,反而会降低。

20世纪80年代以来,无机刚性粒子增韧理论和界面诱导理论的出现和发展,改变了只有添加弹性体才能提高材料韧性的传统观念。

一、填充剂聚合物/无机纳米粒子复合材料的制备方法包括插层法、原位聚合法、溶胶凝胶法、共混法等。

用插层法制备有机/无机纳米复合材料是近10年来材料科学领域研究的热点,具有重要的理论意义。

1.1 膨润土丁腈橡胶(ＮＢＲ)具有与ＰＶＣ相近的溶解度参数和极性而常被用作ＰＶＣ的增韧改性剂。

但是传统的橡胶增韧普遍存在“增韧不增强”的缺点,即在提高韧性的同时,材料的拉伸强度、模量和耐热性能等明显下降。

济长江等采用适当的有机物对膨润土进行插层改性,再通过ＮＢＲ乳液插层法制备了ＮＢＲ/有机改性膨润土复合材料,研究了复合材料的结构、物理性能及其对ＰＶＣ的增韧作用。

1.2 白泥陈中华等通过多步交换反应及扩散—聚合的方法,使聚丙烯酸丁酯被嵌入到改性层状结构的白泥层间,得到白泥—聚丙烯酸丁酯纳米复合物的微米级粒子;然后将ＰＶＣ与白泥—聚丙烯酸丁酯进行熔融共混,制得具有一定特性的有机/无机纳米复合材料;并对复合材料的缺口冲击强度及动态力学性能进行了研究。

碳酸钙的表面处理改性及其在塑料中的应用摘要：碳酸钙是橡胶与塑料制品的填料，能够提升制品的耐磨性与耐热性，保证尺寸的稳定性与刚度，并提升制品可加工性，还能减少制品的经济成本。

碳酸钙粉末的表面在经过改性处理后，可以有效的获得塑料机体材料。

在降低塑料制品的经济成本，并改善部分性能的同时，对于获得性价比较高的填充塑料有着深远的意义。

本文在分析碳酸钙表面处理改性技术及机理的基础上，对改性碳酸钙在塑料制品中的应用进行研究，从而推动碳酸钙行业不断发展。

关键词：碳酸钙；表面处理改性；塑料；应用碳酸钙被应用在了PVC、PE、PP以及ABS等材料中，加入碳酸钙可以改善塑料制品中的部分性能，能够提升制品的使用范围，还能在塑料加工中减少一定的树脂收缩率，从而改变流态状态，提升粘度。

碳酸钙应用在塑料制品中，可以有效提升制品的性能，通过研究碳酸钙的表面处理改性及其在塑料中的应用，可以帮助企业充分明确塑料制品的综合品质，降低经济成本与碳酸钙的关系，明确碳酸钙表面处理改性，从而到达应用目标，促进碳酸钙应用范围扩大。

一、碳酸钙表面处理改性碳酸钙的表面处理是经过物理与化学的方式来吸附表面处理剂，或者键合在碳酸钙表面中，构成包膜，改善表面的性能。

随着时间的推移，人们对于碳酸钙的研究不断加深，在碳酸钙处理剂与处理方法上面已经有了很多的技术方法。

碳酸钙的表面处理方法主要可分为偶联剂、有机物、无机物等表面处理方式[1]。

通过研究，可以充分为碳酸钙的应用提供依据。

（一）偶联剂表面处理偶联剂表现处理主要是通过两性结构化合物来处理，分为硅烷类、铝酸酯类等，还可以应用锌酸酯、铬酸酯等作为表面处理。

偶联剂的作用机理是借助分子的一端基团和碳酸钙的表明出现反应，从而构成化学键合，但是另一端和聚合物相容产生物理缠绕，把不同的材料经过偶联剂的作用结合起来，从而改善塑料制品的机械、物理特性。

例如，钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等等[2]。

（二）有机物表面处理有机物表现处理分为脂肪酸或盐处理、磷酸酯处理、聚合物处理等等，不同的表面处理会通过不同的作用产生不一样的反应、性能，从而达到处理作用。

活性碳酸钙/改性碳酸钙的特点及常用改性剂
作为填料使用的碳酸钙，若未经表面处理，与有机高聚物的亲和性较差，容易造成在高聚物中分散不均匀，从而造成两种材料的界面缺陷，因此需要改进碳酸钙填料的应用性能。

活性碳酸钙（又称改性碳酸钙）是以普通碳酸钙粉体（有重钙和轻钙之分）为基料，采用多功能表面活性剂和复合型高效加工助剂，对无机粉体表面进行改性活化处理而成。

 经改性处理后的碳酸钙粉体，表面形成一种特殊的包层结构，能显著改善在聚烯烃等高聚物基体中的分散性和亲和性，并且能与高聚物基体间产生界面作用，从而提高制品的抗冲击强度，是一种性能优良的增量型填充料。

 用表面活性剂处理碳酸钙时，由于碳酸钙是无机物，所以它和表面活性剂的亲水基有很大的亲和力，它们之间进行类似化学键这样的化学结合，亲油基就定向于碳酸钙微粒的表面，形成一层单分子膜。

这就是活性碳酸钙生产的基本原理，这样处理过的填料已由亲水性变为亲油性，对树脂一类的有机物有良好的亲和力。

必须指出，可以用来对碳酸钙进行表面处理的，除了表面活性剂以外，还有近年来发展起来的有机偶联剂以及各种改性剂。

凡是用这些物质处理的碳酸钙都可以笼统地称为活性碳酸钙。

 活性碳酸钙对一般橡胶、塑料制品均具有一定补强性，改善无机填料与树脂的相容性，从而改善制品的机械性能、加工性能，提高复合材料的热稳定性，实现高填充。

pvc管材、板材、电缆料等，可提高复合材料热稳定性、表面光洁度、填料填充量，减少树脂用量，降低成本。

pp、pe、橡胶等，特别适用pvc管材，可提高复合材料热稳定性、表面光洁度、填。

碳酸钙的活化改性一、碳酸钙改性简介碳酸钙(CaCO3)粉体作为填充改性材料广泛应用于塑料、橡胶和涂料等行业，既可提高复合材料的刚性、硬度、耐磨性、耐热性和制品的尺寸稳定性等，又能降低制品的成本。

由于CaCO3原料来源广泛、价格低廉且无毒性，所以它是高聚物复合材料中用量最大的无机填料，尤其在塑料异型材行业中是最常用的无机粉体填料。

碳酸钙直接用于高聚物中存在两个缺陷：（1）分子间力、静电作用、氢键、氧桥等会引起碳酸钙粉体的团聚；（2）纳米碳酸钙表面具有亲水性较强且呈强碱性的羟基，会使其与聚合物的亲和性变差，易形成团聚体，造成在高聚物中分散不均匀，导致两种材料间界面缺陷。

因此，CaCO3应用在高聚物基复合材料中分散不均匀，界面结合力低，使复合材料界面间存在缺陷，导致橡塑制品的拉伸强度、冲击强度、断裂伸长率等力学性能降低，从而影响其应用效果，且这一缺陷随着CaCO3填充量的增加而更加明显，甚至使制品无法使用。

为了增强CaCO3在高聚物中的浸润性，消除表面高势能，提高其在复合材料中的分散性能和疏水亲油性，改进CaCO3填充复合材料的加工和力学等综合性能，并提高其在复合材料中的填充量，需要对CaCO3进行改性。

目前，国内外对CaCO3，的表面改性主要有以下两个途径：①使颗粒微细或超微细化，从而改善其在高聚物复合材料中的分散性，且因其比表面积增大而增强CaCO3在复合材料中的补强作用；②改进CaCO3的表面性能，使其由无机性向有机性过渡，从而改善CaCO3与高聚物的相容性，提高橡塑制品的加工性能、物理性能及力学性能。

然而，微细化的CaCO3粒子存在以下两个缺陷：①CaCO3粒子粒径越小，其表面上的原子数越多，表面能越高，吸附作用越强，粒子间相互团聚的现象越明显，因此，CaCO3在高聚物基体中的分散性越差；②CaCO3颗粒微细化无法改变其表面亲水疏油性，与高聚物界面结合力依然较弱。

受外力冲击时，易造成界面缺陷，导致复合材料性能下降。

碳酸钙粒子增韧聚烯烃母料产品（ST-12）专利始于1995年，1999年获得中石化组织产品鉴定。

2002年度获得中国石油化工科技发明二等奖。

目前这种增韧母料已发展出系列产品，可应用于PE、PP注塑、挤出、压延、薄膜吹塑、中空吹塑及拉丝等多种成型工艺及产品之中。

一般填充母料中的石粉颗粒尺寸较大，通常在10µm左右，与PE 基体结合不好，材料界面有空洞、间隙和缺陷，故材料性能较脆。

一般只能加入少量，并且对实际产品的长期耐环境应力开裂性能将具有不利的影响。

而增韧母料采用平均粒径0.5-1µm左右的超细石粉构成，且偶联处理效果较好，材料界面结合力较强，在界面及基体内部不含空洞、间隙等缺陷，故改性材料的冲击韧性及力学强度等性能均较高。

在最佳加入量30-40%的情况下，由于材料成型时基体的收缩，导致材料界面及基体中形成网络状晶体结构，基体结晶度增大，材料拉伸、弯曲强度及模量明显提高，特别是缺口冲击强度提高2-3倍（对HDPE)，或3-5倍（对共聚PP）左右，耐环境应力开裂性能也获得了大大的改善。

铝酸酯偶联剂在碳酸钙表面上的反应及其偶联机理的研究铝酸酯偶联剂在碳酸钙表面上的反应及其偶联机理的研究铝酸酯偶联剂（aluminum stearate coupling agent）是一种常用于改性填料表面的有机化合物，它能有效提高填料与基体树脂之间的相容性，从而改善材料的力学性能、热稳定性和耐候性。

在这篇文章中，我们将从铝酸酯偶联剂的定义、特性及应用入手，深入探讨其在碳酸钙表面上的反应及偶联机理的研究成果。

在全面了解这一主题的基础上，我们将得出结论和个人观点，以更好地促进对这一领域的学术交流和思考。

1. 铝酸酯偶联剂的定义及特性铝酸酯偶联剂，是一类在化学结构上含有活性羟基（－OH）及羧基（－COOH）官能团的润湿性物质，通常是以无机碱和有机酸相互反应合成而成，具有疏水性和亲油性的特点。

它是一种常见的填料表面改性剂，在填料与树脂相互作用中发挥着重要作用。

2. 铝酸酯偶联剂的应用铝酸酯偶联剂主要应用于填充材料的改性中，如玻璃纤维增强塑料、橡胶制品、涂料、油墨等领域。

其主要功能是在填料表面形成一层保护膜，使填料分散性增强，与树脂更好地相互结合，从而提高材料的力学性能和耐老化性能。

3. 铝酸酯偶联剂在碳酸钙表面上的反应研究针对铝酸酯偶联剂在碳酸钙表面上的反应研究，学术界进行了大量探索和实验。

研究表明，铝酸酯偶联剂与碳酸钙表面发生的反应是一个复杂的化学过程，主要包括物理吸附、化学吸附和化学键合等多种方式。

通过表面分析技术、光谱技术和热分析技术等手段，研究人员发现，铝酸酯偶联剂与碳酸钙表面发生的化学反应主要是羟基和羧基与表面羟基或碳酸基团之间的键合作用。

4. 铝酸酯偶联剂在碳酸钙表面上的偶联机理铝酸酯偶联剂在碳酸钙表面上的偶联机理包括物理吸附、化学吸附和化学键合等多个阶段。

铝酸酯偶联剂的亲油性使其易于附着在碳酸钙表面上，并形成物理吸附层。

随后，由于偶联剂分子中的羟基与碳酸钙表面上的氢氧基团发生氢键作用，进行化学吸附。

成核剂与碳酸钙协同增强增韧聚丙烯的研究的开题报告
一、选题背景
聚丙烯（PP）是一种广泛使用的聚合物，具有重量轻、耐化学腐蚀、耐磨损、稳定性好等优良性能。

但是，PP的韧性较差，易发生断裂和裂纹等缺陷。

因此，研究如何改善PP的韧性是一项重要的课题。

常见的改善PP韧性的方法有添加增韧剂和掺杂微量的填料等。

其中，成核剂能够改善PP的结晶性能、提高各向异性，进而增强PP的机械性能；而碳酸钙作为一种高强度、低成本、环保的填料，能够增加PP的硬度和刚度。

因此，采用成核剂与碳酸钙协同增强增韧的方法来改善PP的性能已成为研究的热点。

二、研究目的
本研究旨在通过制备含有成核剂和碳酸钙的PP复合材料，并对其结构和性能进行表征，以探索成核剂与碳酸钙协同增强增韧PP的机理，并为PP的应用提供一种有效的改良方法。

三、研究内容和方法
（1）制备含有不同类型和含量的成核剂和碳酸钙的PP复合材料；
（2）通过X-射线衍射（XRD）、差热分析（DSC）等手段对PP复合材料的结晶性能进行测试；
（3）通过扫描电镜（SEM）观察PP复合材料的断口形貌，评估其断裂行为；
（4）测试PP复合材料的物理性能（硬度、密度、吸水率）、力学性能（拉伸强度、弹性模量、断裂韧性等）及耐热性、耐老化性等性能。

四、预期研究结果
通过添加不同类型和含量的成核剂和碳酸钙，合理调控PP的结构和性能，使其具备更好的韧性和强度，提高其应用领域。

同时，探究成核剂与碳酸钙协同增强增韧PP的机理，为进一步优化PP复合材料的性能提供参考。

碳酸钙表面改性的应用领域及粉体改性剂的类别粉体改性剂对碳酸钙表面改性目的在于通过粉体表面包覆改性，提升碳酸钙应用性能、拓宽碳酸钙的应用范围、市场以及引领一些新的应用领域以及蓝海市场，那么如今的改性碳酸钙的应用领域是哪些呢？1.改性碳酸钙在聚氯乙烯（PVC）领域应用改性碳酸钙与普通碳酸钙相比，颗粒以原生态粒子状态均匀分布，不团聚，与PVC树脂具有极好的相容性和分散性，易塑化，不粘辊，加工性能优良，有利于提高加工效率，而且制品的断裂强度及断裂伸长率明显提高，物理机械性能良好。

2、改性碳酸钙在聚丙烯（PP）领域应用采用粉体表面改性剂对轻质碳酸钙表面进行改性，可使碳酸钙的吸油值降低到22%，接触角降低到68.6°。

改性后的碳酸钙填充进聚丙烯，在聚丙烯中分散良好，能在一定程度上缓解拉伸强度的下降趋势，使复合材料的断裂伸长率达到28.47%、冲击强度达到6.7kJ/m2。

3、改性碳酸钙在高密度聚乙烯（HDPE）领域应用采用粉体改性剂对重质碳酸钙进行机械化学改性，铝酸酯偶联剂在碳酸钙粒子表面发生了一定的键合作用，改性后碳酸钙颗粒分散性明显提高；随着高密度聚乙烯（HDPE）中改性碳酸钙用量的提高，复合材料磨耗量和摩擦功减小，抗摩擦性能提高；在用量为8phr时，复合材料力学性能最佳，拉伸强度和冲击强度分别提高了4.46%、24.57%。

4、改性碳酸钙在低密度聚乙烯（LDPE）领域应用改性碳酸钙的活化指数为99.71%、吸油值为46.19mL/100g、最终的沉降体积为2.3mL/g、10g改性碳酸钙与100mL液体石蜡混合物的黏度为4.4Pa·s。

将改性碳酸钙填充到低密度聚乙烯（LDPE）中，当改性碳酸钙含量为10%时，复合材料具有较好的力学性能。

5、改性碳酸钙在ABS塑料领域应用纳米碳酸钙经过粉体改性剂表面改性以后，在有机介质中的分散性得到了提高，表面由亲水性变成了亲油性，将其用于ABS树脂中，可提高ABS树脂的力学性能，如冲击强度、拉伸强度、表面硬度、弯曲强度以及热性能如热变形温度。

增韧剂(POE)应用于PP‎改性聚丙烯是五‎大通用塑料‎之一，但它的成型‎收缩率大、易翘曲变形‎等缺点，限制了其在‎结构材料和‎工程塑料方‎面的应用。

以POE为‎增韧剂，对体系进行‎增韧改性，同时配以碳‎酸钙在降低‎成本的同时‎，使复合材料‎取得各项均‎衡的力学性‎能，拓展了聚丙‎烯的应用空‎间。

1、碳酸钙的活‎化随着复合材‎料工业的迅‎速发展，碳酸钙已不‎仅仅是一种‎填充剂，同时也是一‎种重要的改‎性剂。

在聚丙烯共‎混改性体系‎中，加入碳酸钙‎可以降低制‎品的成型收‎缩率和原料‎成本，提高改性聚‎丙烯制品的‎刚性和耐热‎性。

但是，碳酸钙是无‎机填料，与聚丙烯的‎相容性较差‎，所以在使用‎前需进行活‎化处理，以提高碳酸‎钙与聚合物‎分子链的结‎合力，提高填充聚‎丙烯材料的‎力学性能，建议使用8‎00目以上‎的重质碳酸‎钙，经干燥处理‎后投入高速‎搅拌机中，然后加入适‎量的磷酸脂‎偶联剂，高速搅拌1‎5-20分钟，对碳酸钙进‎行活化处理‎。

或者直接使‎用800目‎以上的活性‎重质碳酸钙‎。

在共混体系‎中随着活化‎碳酸钙含量‎的增加，体系的冲击‎强度先快速‎增加，30份以后‎增加缓慢，40份以后‎冲击强度降‎低。

用偶联剂活‎化过的碳酸‎钙，能使材料的‎冲击强度增‎加，这是因为活‎化碳酸钙的‎粒子表面发‎生了物理化‎学结构和性‎质的改变，更易分散在‎基体中。

当碳酸钙的‎含量超过一‎定程度时，会出现无机‎粒子集结堆‎积现象，使共混体系‎的结构产生‎内部缺陷，造成各项力‎学性能的下‎降。

所以，碳酸钙的用‎量以不超过‎40份为宜‎。

2、POE对共‎混体系的影‎响POE是采‎用茂金属催‎化剂的乙烯‎和辛烯实现‎原位聚合的‎热塑性弹性‎体，其特点是：（1）辛烯的柔软‎链卷曲结构‎和结晶的乙‎烯链作为物‎理交联点，使它既有优‎异的韧性又‎有良好的加‎工性。

（2）POE分子‎结构中没有‎不饱和双键‎，具有优良的‎耐老化性能‎。

了解碳酸钙表面改性的方法、工艺及常用改性剂碳酸钙是目前有机高聚物基材料中用量最大的无机填料，但是，未经表面处理的碳酸钙与高聚物的相容性较差，简单造成在高聚物基料中分散不均从而造成复合材料的界面缺陷，降低材料的机械强度。

随着用量的加添，这些缺点更加明显。

因此，为了改进碳酸钙填料的应用性能，必需对其进行表面改性处理，提高其与高聚物基料的相容性或亲和性。

1、碳酸钙表面改性简述碳酸钙的表面改性方法重要是化学包覆，辅之以机械化学；使用的表面改性剂包括硬脂酸（盐），钛酸酯偶联剂，铝酸酯偶联剂、锆铝酸盐偶联剂以及无规聚丙烯，聚乙烯蜡等。

碳酸钙连续表面改性工艺表面改性要借助设备来进行。

常用的表面改性设备是SLG型连续粉体表面改性机、高速加热混合机以及涡流磨和流态化改性机等。

影响碳酸钙表面改性效果的重要因素是：表面改性剂的品种、用量和用法（即所谓表面改性剂配方）；表面改性温度、停留时间（即表面改性工艺）；表面改性剂和物料的分散程度等。

其中，表面改性剂和物料的分散程度重要取决于表面改性机。

2、脂肪酸（盐）改性碳酸钙硬脂酸（盐）是碳酸钙最常用的表面改性剂。

其改性工艺可以采纳干法，也可以采纳湿法。

一般湿法工艺要使用硬脂酸盐，如硬脂酸钠。

（1）硬脂酸干法改性碳酸钙涂酸磨机改性碳酸钙采纳SLG型粉体表面改性机和涡旋磨等连续式粉体表面设备时，物料和表面改性剂是连续同步给入的，硬脂酸可以直接以固体粉状添加，用量依粉体的粒度大小或比表面积而定，一般为碳酸钙质量的0.8%—1.2%；在高速混合机、卧式桨叶混合机及其他可控温混合机中进行表面包覆改性时，一般为间歇操作，首先将计量和配制好的物料和硬脂酸一并加入改性机中，搅拌混合15—60min即可出料包装，硬脂酸的用量为碳酸钙质量的0.8%—1.5%左右，反应温度掌控在100℃左右。

为了使硬脂酸更好地分散和均匀地与碳酸钙粒子作用，也可以预先将硬脂酸用溶剂（如无水乙醇）稀释。

改性时也可适量加入其他助剂。

纳米碳酸钙的表面改性研究进展刁润丽;张晓丽【摘要】Nanometer calcium carbonate is being used more and more widely as a new inorganic nano-materials. The performance of nanometer calcium carbonate is excellent because of its micro dimension and high specific surface area. So it has been the focus of research and exploitation in the world. The surface modification of nanometer calcium carbonate is urgently needed because of the two defects in reuniting and poor compatibility with macromolecule organic matter. The surface modification methods and surfactants of nanometer calcium carbonate were reviewed. The problems occurred in surface modification were analyzed. Finally,the future research direction of nanometer calcium carbonate were discussed.%纳米碳酸钙是一种新型的无机纳米材料,由于其尺寸微小、比表面积大,具有许多优良的性能,成为各国开发研究的热点,但由于其自身存在着易团聚及与聚合物的亲和性差两个缺陷,所以亟需对其进行表面改性.综述了纳米碳酸钙的表面改性方法及改性剂,指出了改性过程中存在的问题,并对改性纳米碳酸钙的发展进行了展望.【期刊名称】《矿产保护与利用》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】5页(P146-150)【关键词】纳米碳酸钙;表面改性;改性方法;改性剂【作者】刁润丽;张晓丽【作者单位】河南质量工程职业学院食品与化工系,河南平顶山467001;河南质量工程职业学院食品与化工系,河南平顶山467001【正文语种】中文【中图分类】TQ132.3+2前言纳米碳酸钙是指粒度大小在1～100 nm的碳酸钙产品，包括超细和超微细碳酸钙两种产品[1-3]。

碳酸钙改性NR/BR复合胎面胶姓名：我只看看不玩的学号：######### 班级：14高分班摘要：碳酸钙作为补强剂用于橡胶制品中已经有很多年，近年来，随着碳酸钙的超细化、结构复杂化及表面改性技术的发展，极大地提高了它的应用价值。

本文探究加入不同组份的碳酸钙对NR/BR复合胶的性能影响，结果表明，加入碳酸钙的复合橡胶性能有不同程度的变化，在拉伸性能方面，随着加入碳酸钙的份数增加，拉伸性能先提高后下降；硬度方面，随着加入碳酸钙的份数增加，硬度先下降后提高再下降。

关键词：碳酸钙；补强剂；复合橡胶；应用价值。

CALCIUM CARBONATE MODIFIED NR/BRCOMPOUND TREADABSTRACT：Calcium carbonate has been used as a reinforcing agent in rubber products for many years. In recent years, with the development of calcium carbonate, its structure is complex and surface modification technology has greatly improved its application value. This paper explores into effect, performance of calcium carbonate in different components of NR/BR adhesive. The results showed that adding calcium carbonate composite rubber properties have different degrees of change, in terms of tensile properties, with the number of copies of the addition of calcium carbonate increased, tensile strength first increased and then decreased; the degree of hard copies, with the addition of calcium carbonate the increase of improving the hardness decrease after the first drop.KEY WORDS：calcium carbonate；active filler；compounded rubber；application value前言碳酸钙：碳酸钙是一种无机化合物，俗称：灰石、石灰石、石粉、大理石等。

混凝土中添加碳酸钙的强度及耐久性研究标题：混凝土中添加碳酸钙的强度及耐久性研究摘要：混凝土是一种广泛应用于建筑和基础设施工程中的建筑材料。

为了增强混凝土的性能指标，人们常常在混凝土中添加不同类型的掺合料。

而碳酸钙作为一种常见的掺合料，具有成本低、易获取的优势。

本文将探讨混凝土中添加碳酸钙对强度和耐久性的影响，并提供对这一主题的综合讨论。

1. 碳酸钙在混凝土中的应用1.1 碳酸钙的特点与来源1.2 碳酸钙在混凝土中的作用机理2. 碳酸钙对混凝土强度的影响2.1 早期强度2.2 长期强度2.3 影响因素与掺量选择3. 碳酸钙对混凝土耐久性的影响3.1 抗渗透性3.2 抗硫酸盐侵蚀性3.3 抗冻融性3.4 耐久性机理4. 其他考虑因素与挑战4.1 碳酸钙与其他掺合料的配合应用4.2 影响碳酸钙效果的外界因素4.3 混凝土配合比的优化5. 总结与展望5.1 碳酸钙对混凝土强度和耐久性的积极影响5.2 设计中的实际应用建议5.3 后续研究的发展方向文章内容：1. 碳酸钙在混凝土中的应用1.1 碳酸钙的特点与来源：碳酸钙是一种无机盐，广泛存在于自然界中，包括石灰石、大理石和珊瑚等。

碳酸钙的主要特点是成本低廉，易于获取。

这使得碳酸钙成为混凝土掺合料中常见的选择之一。

1.2 碳酸钙在混凝土中的作用机理：在混凝土中，碳酸钙会与水中的氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水。

这个过程称为水化反应，能够促进水泥浆体的水化反应，增强混凝土的强度。

碳酸钙还能填充混凝土中的孔隙，降低渗透性，提高混凝土的耐久性。

2. 碳酸钙对混凝土强度的影响2.1 早期强度：早期强度是指混凝土在浇筑后的早期硬化阶段所具备的强度。

研究表明，适量添加碳酸钙可以提高混凝土的早期强度。

早期强度对于某些工程项目的迅速启用具有重要意义，因此碳酸钙的应用更加受到关注。

2.2 长期强度：长期强度是混凝土在经历一段时间后所达到的强度水平。

碳酸钙的添加对混凝土的长期强度也有一定的促进作用，尤其是在密实程度较低的混凝土中。

PVC/碳酸钙复合材料的讨论现状及进展在各种（改性剂和改性方法）未普遍得到应用之前,通常重钙是作为廉价的填料,直接填充到塑料中起增容增量降低成本的作用,且使用的一般是一般大粒径粒子。

这种刚性无机粒子虽可以提高制品的硬度和刚性,但损害了强度和韧性。

随着工业技术的向前迈进,市场目光已经向（功能性填料）方向瞄准,功能型填料填充得到的高聚物复合材料己经工业化和规模化了。

加上超细研磨技术的显现,使得重钙往超细化方向进展。

但是,并不是说填充颗粒越细越好,特别在PVC/碳酸钙复合材料的工业生产过程中,不必刻意努力探求过细的粒径。

比如说,叶林忠等采纳三种不同粒径的改性后碳酸钙,按肯定质量比填充到PVC中形成复合材料,通过对复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度等参数的测试,发觉粒径为的10nm改性碳酸钙综合性能最差,而平均粒径为1.92m的超细碳酸钙综合性能最好。

魏刚等采纳微米碳酸钙和（纳米碳酸钙）分别对PET—MA—GMA体系进行填充改性,试验结果表明无论是纳米级还是微米级碳酸钙,所形成高聚物基复合材料的拉伸强度都随填充量的增大而减小,但微米级碳酸钙体系减小的趋势较纳米碳酸钙慢。

而表现在缺口冲击强度上,复合材料随纳米级碳酸钙加入量的增大而减小,而随微米级碳酸钙的加入量增大而增大。

以上结论说明微米级碳酸钙更能改善PET—MA—GMA体系的力学性能。

其实,问题的瓶颈在于无机粉体能否在有机高聚物中的均匀分散和空间平衡分布,从而不使团聚颗粒在高聚物中过早的引发并产生缺陷。

然而,碳酸钙亲水疏油的本性、微细小颗粒高表面能导致粒子简单集聚等问题使重钙粉体在高聚物中分散不均匀,达不到预想中的作用。

基于以上原因,各种改性方法,改性工艺应运而生。

有关企业和科研人员在此领域做了大量的投入和讨论工作,得到了很好的经济效益和学术价值。

O.P.Obande等用硬脂酸对碳酸钙进行表面改性后与PVC进行混炼模压成型,得到PVC/碳酸钙复合材料薄膜。

轻质碳酸钙对聚丙烯的作用
1. 增加聚丙烯的硬度和强度，轻质碳酸钙作为填料，可以在聚
丙烯中起到增强作用，提高其硬度和强度，使得聚丙烯制品具有更
好的机械性能。

2. 降低成本，轻质碳酸钙是一种相对便宜的填料，添加适量的
轻质碳酸钙可以减少聚丙烯制品的原材料成本，降低生产成本。

3. 改善热稳定性，轻质碳酸钙对聚丙烯的热稳定性有一定的改
善作用，可以减少聚丙烯在加工过程中的热分解，延长其使用寿命。

4. 提高加工性能，适量的轻质碳酸钙可以改善聚丙烯的流动性，降低熔体粘度，提高熔体流动性，从而改善聚丙烯的加工性能，有
利于注塑、挤出等加工工艺的进行。

总的来说，轻质碳酸钙作为填料对聚丙烯的作用是多方面的，
可以改善聚丙烯的物理性能、降低成本、提高加工性能等，是一种
常用的改性材料。

当然，在实际应用中，需要根据具体的产品要求
和工艺条件来确定添加的轻质碳酸钙的类型和用量，以达到最佳的
效果。

6填充改性是聚合物的主要改性手段之一，通过添加无机填料使聚合物的刚性、耐热性、尺寸稳定性得到改善。

近年来随着填料粒子的表面处理技术，特别是填料粒子的超微细化开发和应用，聚合物的填充改性已从最初简单的增量增强，上升到增强增韧的新高度；从单纯注重力学性能的提高，上升到开发功能性复合材料。

纵观塑料工业使用的粉体材料的种类和用量，碳酸钙的用量占全部粉体填料的70%以上，而且在相当长的时间里，这种地位是其它填料不可替代的。

近年来，随着纳米级无机粒子在我国的出现，利用纳米粒子的特性对高分子材料改性的研究也日见活跃。

其中对纳米CaCO 3这一新型固体材料填充塑料的研究也日益增多。

纳米CaCO 3的粒径在1-100nm 之间，由于纳米CaCO 3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CaCO 3不具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应。

在磁性、催化性、光阻性和熔点等方面与常规材料相比显示出优越性能，将其填充到橡胶、塑料中，能使制品表面光艳，拉伸强度及直角撕裂强度高，耐弯曲，龟裂性良好，是良好的白色增强性填料。

因此，在发达国家纳米级CaCO 3已在中高档塑料制品中得到了普遍的应用。

1纳米CaCO 3的性能纳米CaCO 3的主要性能指标与普通碳酸钙的对比结果如表1所示。

2纳米CaCO 3的表面处理一般认为纳米材料的粒径越小越能体现出纳米粒子的性质，但是，粒子的纳米化，其本身也存在着两个缺陷：一是纳米CaCO 3粒子粒径越小，表面上的原子数越多，则表面能越高，吸附作用越强，根据能量最小原理，各个粒子间要相互团聚，形成团聚体，因此，在应用过程中是以团聚体的形式存在的，无法在聚合物基体中很好地分散，从而失去增强增韧聚合物的目纳米CaCO 3及其对塑料改性的研究*杜素梅任凤梅周正发徐卫兵合肥工业大学化工学院高分子科学与工程系安徽合肥230009摘要：简要介绍了纳米Ca CO 3的性能及表面处理，重点介绍了纳米Ca CO 3在塑料中的应用现状及增韧增强机理。

第32卷第2期2005年北京化工大学学报JOURNAL OF BEI J IN G UN IV ERSIT Y OF CHEMICAL TECHNOLO GYVol.32,No.22005纳米碳酸钙作为环氧树脂增韧材料的研究李　蕾1　陈建峰13　邹海魁1　王国全2(11北京化工大学纳米材料先进制备技术与应用科学教育部重点实验室;教育部超重力工程研究中心;21北京化工大学材料科学与工程学院,北京　100029)摘　要:文中研究了纳米碳酸钙作为增韧填料对环氧树脂力学性能的影响。

纳米碳酸钙经表面处理后,填充到环氧树脂体系中,使环氧树脂拉伸强度提高39%、弯曲弹性模量增大5219%、冲击强度提高6816%。

冲击断面SEM 照片分析结果表明,改性纳米碳酸钙在环氧树脂中能够均匀分散,并在纳米碳酸钙和其周围的基体界面相出现大量的银纹,从而提高了复合材料的抗冲击强度。

关键词:纳米CaCO 3;环氧树脂;复合材料;表面改性;增韧中图分类号:TQ32315收稿日期:2004205211基金项目:国家“十・五”科技攻关计划(2001BA310A01)第一作者:女,1979年生,硕士生3通讯联系人E 2mail :lilianlei @引言环氧树脂具有良好的机械性能、电性能和热性能,广泛应用于机械、化工、电子电气和航空航天等领域[1]。

普通环氧树脂质地硬而脆,耐开裂性差、冲击强度低。

长久以来,如何对环氧树脂进行增韧改性成为国内外学者广泛关注的“焦点”问题。

填充改性是增韧增强聚合物的一种重要方法,用传统的弹性体增韧环氧树脂已经取得了很大成功,增韧机理也较为成熟。

弹性体增韧虽然可以大幅度提高材料的韧性,却是以牺牲材料宝贵的强度和耐热性为代价[2],而用刚性粒子填充环氧树脂可能同时起到增韧增强的作用。

纳米粒子用于高分子树脂的增韧增强改性研究,取得了可喜的进展。

常用于环氧树脂改性的无机纳米粒子主要有SiO 2,TiO 2,Al 2O 3等[3],这些粒子与聚合物发生物理或化学结合的可能性大,增强了粒子与聚合物基体的界面结合,可承担一定的载荷,具有增韧增强的可能性。