改性无机填料在复合材料中的应用
无机填料增加, 熔融温度降低的原因
无机填料增加, 熔融温度降低的原因无机填料在塑料制品中的应用越来越广泛，其能够显著改善塑料品质，提高产品性能及外观。
而且，一些新型无机填料（如纳米二氧化硅等）更能够有效提高塑料材料的综合性能和降低成本。
其中，最为显著的一个特点是无机填料的使用会导致塑料材料的熔融温度降低，这一现象是如何发生的呢？第一步，从理论上分析填料熔融温度降低的原因。
塑料材料的熔融温度与其分子量成正比，而无机填料的添加对塑料分子链的运动方式有影响。
填料在复合材料中的添加可以与塑料分子链形成一种新的结构，改变分子间的交联结构，其中包括物理交联及化学交联。
这样，在物理交联材料中填料分子与塑料分子之间可以形成新的交联点，从而使原本分子间的间距缩小，相互作用增强，这样就可以减缓塑料分子链的运动速度，提高了材料熔融温度。
但是，在化学交联材料中填料与塑料进行共价键结合，这样就会导致塑料分子与互相之间距离变远，从而减少了分子间的相互作用力，使得分子链之间的间隔更大，熔融温度显著降低。
第二步，从实验角度探究无机填料熔融温度降低的原因。
实验表明，不同填料对塑料材料熔融温度的影响不同。
纳米二氧化硅填料的加入，可以有效减少塑料分子链之间的物理交联，从而使其熔融温度降低。
而钙基碳酸盐等微米级填料的添加，则很容易与塑料分子链形成物理交联。
由于微米级填料分子与塑料分子间的相互作用力更强，所以这种填料的加入可以有效提高塑料材料的熔融点；但是，过多的钙基碳酸盐等微米级填料的添加却很容易导致塑料材料韧性降低。
综上所述，无机填料在塑料材料中的应用可以明显降低塑料材料熔融温度，但其降低程度与填料种类及添加量成正相关。
因此，在塑料制品工程设计中，必须根据应用目标与要求的机械性能及成本，合理选定不同种类的无机填料，掌握好添加量，从而发挥合理的作用。
无机填料改性聚丙烯复合材料的流变学研究进展
无机填料改性聚丙烯复合材料的流变学研究进展夏少旭;曹新鑫;曾桂华;韩云峰【摘要】综述了近几年国内外无机填料改性聚丙烯复合材料流变学行为的研究进展，为无机填料改性聚丙烯复合材料流变学研究提供了参考；并展望了流变学研究在无机改性聚丙烯复合材料中的应用前景。
% Research progresses in rheological behaviors of inorganic filler / polypropylene composites are summarized. Reference for the rheological studies of inorganic filler modified polypropylene composites are provided. Prospects for the application of rheology in inorganic filler / polypropylene composites are predicted.【期刊名称】《上海塑料》【年(卷),期】2012(000)002【总页数】7页(P15-21)【关键词】无机填料;聚丙烯;复合材料;流变学;研究进展【作者】夏少旭;曹新鑫;曾桂华;韩云峰【作者单位】河南理工大学材料科学与工程学院,河南焦作454000;河南理工大学材料科学与工程学院,河南焦作454000;河南理工大学材料科学与工程学院,河南焦作454000;浙江省科技资讯中心,浙江杭州310004【正文语种】中文【中图分类】TQ32066+30 前言聚丙烯（PP）综合性能优良、价格低廉，已成为五大通用热塑性树脂中增长最快的品种之一。
但PP韧性差、成型收缩率大，限制了其作为结构材料和工程塑料的应用。
近年来纳米技术的长足发展，PP的粉体填充技术也引起了人们广泛的关注。
纳米二氧化硅（nano－SiO2）、纳米碳酸钙（nano－CaCO3）、碳纳米管（CNT）、黏土（clay）等填料被添加到PP基体中以满足不同的性能改进和应用需求。
无机填料的表面改性研究进展
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ｕ ｆ ｃ ｏ ｆｃ ｔｏ ｆＩ ｏ ｇ ｎｉ ｌｅ ｓ ｓ ａ ｃ ｏ ｒ ｓ ｎ Ｓ ｒ ａ ｅ Ｍ ｄｉｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｎ ｒ ａ ｃ Ｆｉｌ ｒ
１ １ 表面 化 学改性 ．
表 面化学 改性 法是指 利用 表 面化学 方法 ， 使 颗 粒表 面有 机化 而 达到 改 性 目的 的方 法 。这 种 方 法 是 目前 无 机 填 料 最 常 用 的 表 面改 性 方 法 。
极性 ， 容易 吸 附水分 ， 聚合 物则具 有憎 水性 ， 而 故
两者 之 间的相容 性差 ， 界 面难 以形成 良好 的粘 在
用 硅烷偶 连剂 改性 粉体 时首先 要对 它进 行水解 ， 生 成 硅醇 ，改 性 时 硅醇 与 无 机 物 粉体 表 面 的 活 性 基 团反 应 ，使 硅 烷 固定 在 粉 体 表 面 ，完 成 对 粉 体 的改 性 。硅 烷 偶 联 剂 虽 然 价 格 偏 高 ，但 是 有 优 良的改性效 果 。 ｌ Ｗｏｆ Ｓ等＿ 用双 功 能硅 烷 ｆ １ 改 性二氧 化硅后 填 充橡胶 ， 性后 明显改 善 了橡 改
最大 。 然而 大多数 无机 填料 表 面具有 亲水 性 ， 呈 并
除 利用表 面官 能 团改性外 ， 种方法 还包 括利用 这 游 离基 反 应 、 合 反 应 、 胶 吸 附等 进行 表 面 改 螯 溶
性 。表 ， 目
前使 用最 多 、 艺最 成熟 的是偶 联剂 改性 和表 面 工
活性 剂改 性 。 １ １ １ 偶 联剂 表 面处理 ．．
偶联 剂是 两 性 结 构 化 合 物 ，按其 结构 可 分 为硅烷类 、 酸 酯类 、 钛 铝酸 酯 类 、 钛 复合 类 等 。 铝 目前使用 最多 的偶 联剂是 硅烷 偶联 剂 、 酸酯 和 钛
无机粉体在塑料改性中的应用
市场前景
1 2
市场需求持续增长
随着人们对环保和健康的关注度不断提高，对无 机粉体改性塑料的需求也在持续增长。
竞争格局激烈
无机粉体改性塑料市场竞争激烈，企业需要加强 技术创新和品质策的加强和技术的不断进步， 无机粉体改性塑料行业将向绿色化、智能化方向 发展。
层状无机粉体在塑料改性中的应用
层状无机粉体具有独特的层状 结构和可调的物理化学性质， 因此在塑料改性中具有独特的 应用价值。
层状无机粉体可以作为塑料的 增稠剂、触变剂和流变助剂， 改善塑料的加工性能和成型性 能。
层状无机粉体还可以作为塑料 的阻燃剂、电磁屏蔽材料和抗 菌剂等，提高塑料的功能性。
纤维状无机粉体在塑料改性中的应用
无机粉体在塑料改性中的 应用
• 引言 • 无机粉体在塑料改性中的作用 • 无机粉体在塑料改性中的实际应用 • 无机粉体在塑料改性中的挑战与前景
01
引言
主题简介
• 无机粉体是一种广泛应用于塑料改性的填料，通过添加无机粉体，可以改善塑料的物理性能、加工性能和成本效益。
无机粉体的种类和特性
种类
无机粉体包括碳酸钙、滑石粉、硅灰石、云母粉等，不同种类的无机粉体具有 不同的性质和用途。
未来发展方向
01
02
03
加强技术创新
通过技术创新，提高无机 粉体改性塑料的性能和降 低生产成本，满足市场需 求。
拓展应用领域
将无机粉体改性塑料应用 到更广泛的领域，如汽车、 建筑、电子等。
推进绿色化发展
加强环保和安全管理，实 现无机粉体改性塑料的绿 色化生产和使用。
THANKS
感谢观看
特性
无机粉体具有高填充性、低成本、环保无毒、稳定性好等特性，能够显著降低 塑料的收缩率、提高塑料的刚性、改善塑料的加工性能和降低生产成本。
无机填料改性聚丙烯复合材料的流变学研究进展
Ｐ Ｐ的粉体 填充技术也 引起 了人们广 泛的关 注 。纳 且对材料 的成 型加 工及 产 品最终 性能 都有 着直 接 因而研究无 机改 性 Ｐ Ｐ复合 材料 的流变 行 米 二 氧 化 硅 （ ａ ｏＳ０ ） 纳 米 碳 酸 钙 （ ａ ｏ ｎ ｎ —ｉ ２ 、 ｎ ｎ — 的影响 ，
（ ． ｃ ｏ ｌ ｆ ｔｒ ｌ ｃ ｎ ｅａ ｄＥ ｇｎ ｅｉｇ １ Ｓ ｈ ｏ ｅｉ ｉ ｃ ｎ ｎ ｉｅｒ ，Ｈｅ ａ ｏｙｅｈ ｉ Ｕｎｖ ｒｉ ， ｏ Ｍａ ａ Ｓ ｅ ｎ ｎ ｎＰ ｌｔｃ ｎｃ ｉｅｓ ｙ ｔ
Ｊａ ｚ ｏ ４ ４ ０ Ｃｈ ｎ ； ｉｏ ｕ ５ ０ ０， ｉ ａ
ｐ ｅ ｉｔ ｄ ｒ ｄｃｅ ．
Ｋ ｙ ｗｏ ｄ ： ｏ ｇ ｎ ｃ ｆ ｌｒ ｏ ｙ ｒ ｐ ｌｎ ；ｃ ｍｐ ｓｔ ｔ ｒ ａ ；ｒ ｅ ｌ ｇ ；ｒ ｓ ａ ｃ ｒ ｇ ｅ ｓ ｅ ｒ ｓ ｉ ｒ ａ ｉ ｉ ｅ ￣ｐ ｌ ｐ ｏ ｙ ｅ ｅ ｏ ｏ ｉ ｍａ ｅ ｉ ｌ ｈ ｏ ｏ ｙ ｅ ｅ ｒ ｈ ｐ ｏ ｒ ｓ ｎ ｌ ｅ ｃ
摘要
关键词ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
综述 了近 几年 国内外无机填料 改性 聚 丙烯复合材料 流变学行 为的研 究进展 ， 无机 填料 改性聚 丙 为
无机填料 ； 聚丙烯 ； 复合材料 ； 变学 ； 究进展 流 研 文献标志码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ９５ ９ （０ ２ ０ —０ ４０ １ ０—９ ３ ２ １ ）２０ １—６
２ Ｚ ｅｉ ｇＳ ｉｎ ｅａ ｄＴｅｈ ｏｏ ｙＣ ｎ ｕｔ ｇＣ ｎ ｅ ，Ｈａ ｇ ｈ ｕ３ ０ ， ｈｎ ） ． ｈｊ ｎ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｓ ｌ ｎ ｅ ｔｒ ａ ｉ ｎ ｚ ｏ ０ ４ Ｃ ｉａ １ ０
建筑用复合材料中无机填料的结构表征
泥、 璃、 玻 陶瓷 ） 而言 是新 型 的建筑 材料 ， 由于其 发展 速度及 应用 的广 泛性 大大 超过 了传 统材 料 而成 为建 筑材料 的生 力军 ［ 。建 筑用 复合 材料 主要 以有 机 或 １ ］ 高分子 材料 为基底 ， 添加 了部分 无机 填料 ， 其力 学 使 性能（ 弯 、 抗 抗压 ） 抗 氧化及 抗 老化 能力 等使 用性 能 、 得 到 了大 幅度 的提 高 ， 因此 ， 泛 应 用 于 房屋 建 筑 、 广 装 修 、 饰 以及桥 梁 、 装 道路工 程 。 填料 在建 筑 用 复合 材 料 中 的作 用 有 两个 方 面 ；
伸缩振 动 ， ６ ５ ｍ １０ ｃ
、 ５ ９ ｍ 为 苯 环 上 Ｃ—Ｃ骨 １０ｃ
架振 动 ｉ４ ４ｍ 的 吸 收 峰 是 由 Ｃ 的弯 曲振 动 １ ５ｃ Ｈ 产生 的 ； 于 １ ４ ｃ 处 的谱 带 为 最 强 的吸 收 谱 位 ２ ４ ｍ
带 ， Ａｒ Ｏ — Ｒ 的 非 对 称 伸 缩 振 动 产 生 ； 由 —
征 吸 收 峰 进 行 了较 为 详 细 的结 构 表征 ， 用 Ｘ 射 线 衍 射 分 析 对 防水 卷 材 中 的 无 机 填 料 作 了 进 一 步 鉴 定 。对 无 机 填 并
料 进 行 了定 量 分 析 。
关 键 词 建 筑 材 料 复 合 材 料
无机 填料
结 构 表 征
１ 前 言
为使玻 璃钢 的物 理和 化学 性能 得到较 大 的提高 甚至 改性 ， 通常 在玻 璃 钢 中添 加玻 璃 纤 维 以增 加 其 强度 。由于无机 添 加 剂不 易挥 发 ， 们 采 用低 温 灰 我 化与 高温煅 烧相 结合 的方 法把 有机 与无机 部分 有效
PTFE改性填料介绍
PTFE用改性填料介绍PTFE具有优异的耐腐蚀和耐化学性能，但其耐蠕变性能较差，摩擦学相关性能较差、硬度低。
为提高PTFE的综合性能，各类填料被添加其中。
填料的加入，在一定程度上会降低PTFE的拉伸性能，但可显著改善其尺寸稳定性、抗蠕变性和耐磨性能等其他性能，部分填料甚至可以改善导热、导电性能。
因此，综合而言，填料改性是利大于弊。
填料对PTFE抗蠕变性和耐模型的作用机制可以描述为如下：（1）由于PTFE 基体质地软而填料颗粒具有较高的强度和刚度，填料优先于PTFE基体承受外界负载，从而降低PTFE本体所受的作用力，起到支承负荷的作用，同时，在正压力的作用下，部分填料颗粒被重新嵌入PTFE基体中，减少PTFE因外力从表面抽出的机会，提高其摩擦性能；（2）填料在PTFE内部形成网络节点或网络结构，束缚PTFE，阻止PTFE的形变位错和分子量的运动。
填料自身的特性对PTFE复合材料的综合性能有重要影响，这些特性包括但不局限于填料粒径、几何形状、比表面积、硬度等。
填料颗粒的粒径越小，只要能分散均匀，填充材料的力学性能就越好。
但另一方面，填料粒径越小，要实现其均匀分散的难度越高，需要更多的助剂和更好的加工设备，加工成本也越高。
因此，宜根据实际需要选择适当粒径的填料是必要的。
填料的几何形状有不规则形、球形、片状、纤维状、块状等。
填料的几何形状是影响填料在填充塑料中所起作用的重要因素之一。
填料的比表面积大小对于填料与基体树脂之间的亲和性、填料表面的活化处理都有直接关系。
比表面积越大，对树脂改性的效果越好。
填料的硬度对塑料加工设备的磨损关系重大。
硬度高的填料可以提高塑料制品的耐磨性，但会增加加工设备的磨损。
根据填料类型，PTFE用填料可分为无机材料和有机材料两大类。
相对而言，无机填料与PTFE本体相容性差，分散难度大，而有机填料与PTFE相容性好，易均匀分散。
为提高填料与PTFE间的相容性，在填料改性前，往往需要对填料进行表面改性。
基体树脂中填料SiO2的加入对碳纤维复合材料性能的影响
基体树脂中填料SiO2的加入对碳纤维复合材料性能的影响
一、SiO2填料的特性
SiO2，即二氧化硅，是一种常见的无机化合物，具有优异的机械性能、耐高温性能和
耐腐蚀性能。
在填料方面，SiO2颗粒具有较小的颗粒尺寸、较大的表面积和较高的比表面积，能够有效地增强基体树脂的力学性能和耐热性能。
SiO2颗粒表面往往具有一定的亲油性，有利于与树脂相互粘合，提高复合材料的界面性能。
二、SiO2填料对基体树脂性能的影响
1. 强度和刚度：SiO2填料的加入可以提高基体树脂的强度和刚度，使得碳纤维复合
材料具有更高的拉伸强度和弯曲强度。
这是因为SiO2颗粒可以增加基体树脂的层间结合力，有效地阻止裂纹扩展，提高复合材料的强度和刚度。
2. 热稳定性：SiO2填料的耐高温性能可以提高基体树脂的热稳定性，降低碳纤维复
合材料在高温环境下的变形和损伤，从而扩大其应用范围。
3. 界面性能：SiO2填料的亲油性可以改善填料与基体树脂之间的界面黏结性能，减
少界面的滑移和剥离现象，提高碳纤维复合材料的界面性能和耐久性。
结论
SiO2填料的加入对基体树脂和碳纤维复合材料的性能有着显著的影响，能够提高复合材料的强度、刚度、热稳定性、界面性能等方面的性能表现。
SiO2填料在碳纤维复合材料中具有重要的应用前景和发展潜力，是一种理想的增强剂和填料。
今后的研究和应用工作
应该重点关注SiO2填料在不同复合材料体系中的应用效果和机制，以进一步拓展其在工程领域中的应用范围和市场前景。
聚四氟乙烯改性现状及研究进展
综述CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料 ， 2022， 39（4）： 70随着现代科技的飞速发展，对高性能材料的需求日益增加，聚四氟乙烯（PTFE）作为一种性能优良的工程塑料，在许多领域具有广泛的应用［1-2］。
PTFE是由单体四氟乙烯聚合而成［3］，分子结构为一种螺旋构象，即C—C骨架全部被周围的F原子包裹。
同时由于C—F的键能很高不易断裂，使PTFE可以抵抗强酸、强碱、油脂、纯氧化剂和有机溶剂等的腐蚀，但缺点是强度较低，不利于成型加工，机械磨损率高，特别是在受外力作用下会产生严重的蠕变现象，极大地限制了PTFE 的应用。
因此对PTFE的改性显得尤为重要［2］。
目前，PTFE的改性方法主要有表面改性、填充改性和共混改性。
本文详细阐述了PTFE改性的几种方法，并研究了改性方法对PTFE复合材料力学性能、摩擦性能和介电性能的影响。
DOI：10.19825/j.issn.1002-1396.2022.04.15 *1 PTFE的改性1.1 表面改性由于PTFE表面结合能较小，不易与其他化合物和小分子反应，同时其他填料也很难附着在PTFE表面。
采用物理化学法对PTFE表面进行处理，可以在PTFE表面产生反应位点同时提高表面的粗糙程度，改善PTFE表面的疏水性、亲核性和防污性能。
常见的处理方法主要有等离子体处理法、电子辐照处理法、偶联剂处理法［4］。
聚四氟乙烯改性现状及研究进展左 程1，肖 伟2*（1. 江苏扬建集团有限公司 扬州华正建筑工程质量检测有限公司，江苏 扬州 202105；2. 上海工程技术大学 数理与统计学院，上海 201620）摘要：综述了近几年国内外聚四氟乙烯（PTFE）改性的研究进展，并总结了表面改性、填充改性和共混改性的优缺点，着重分析了填料对PTFE力学性能、摩擦性能和介电性能的影响。
最后对PTFE改性工艺的发展趋势和前景进行了展望。
填充型高分子导热复合材料的研究进展
填充型高分子导热复合材料的研究进展于利媛，杨 丹*，韦群桂，倪宇峰（北京石油化工学院材料科学与工程学院，北京102617）摘要：介绍填充型高分子导热复合材料的研究进展，综述3种无机非金属填料（氧化物、碳化物和氮化物）、碳系填料以及表面功能化填料、杂化填料对高分子导热复合材料导热性能的影响。
指出填料的表面功能化改性和杂化有利于改善填料在聚合物基体中的分散性能和界面相容性，从而构建有效的导热网络以提高复合材料的热导率，提出设计合适的配方和工艺是填充型导热复合材料的研究重点。
关键词：高分子导热复合材料；填充型；导热填料；表面改性；热导率中图分类号：TB332 文章编号：1000-890X（2020）11-0873-07文献标志码：A DOI：10.12136/j.issn.1000-890X.2020.11.0873作者简介：于利媛（1996—），女，内蒙古乌兰察布人，北京石油化工学院在读硕士研究生，主要从事橡胶复合材料的开发和性能研究。
*通信联系人（yangdan@）OSID开放科学标识码（扫码与作者交流）导热材料在我国乃至全球的生产生活中起着十分重要的作用。
铝、铁和铜等金属材料通过自身自由电子的热运动具有良好的导热性能，但金属的耐腐蚀性能差、易老化、不易成型加工，同时导电性能良好，使其在绝缘领域的使用受到限制[1]。
高分子材料具有质量小、耐腐蚀、易成型加工、耐疲劳和绝缘性能良好等优点，在导热材料领域占据一席之地，广泛应用于通讯电子设备、医疗、化工和航空航天等领域。
由于高分子材料结构特殊，主要由声子传递热量，其热导率一般都小于0.5 W·（m·K）-1[2]，因此高分子材料在某些领域单独使用很难满足散热需求。
目前主要有两种方法提高高分子材料的导热性能，一种是本征法，通过改变聚合物的分子链或分子链分布以获得不同结构，从而提高导热性能；另一种是填充法，通过向聚合物基体中添加高导热填料制成导热复合材料[3]。
填料对复合材料力学性能的影响
填料对复合材料力学性能的影响随着科学技术的不断发展，复合材料在多个领域的应用越来越广泛。
填料是复合材料中的重要组成部分，其种类和性质对复合材料的力学性能有着不同程度的影响。
本文将深入探讨填料对复合材料力学性能的影响。
一、填料的种类和特性填料是复合材料中的一种添加剂，主要起填充增强材料的作用。
填料的种类很多，包括有机填料、无机填料和金属填料等。
各种填料价格不同，性能也不同，用户可以根据需要进行选择。
下面以针对三种常用的填料进行简单分析：（1）有机填料有机填料是包含有机物的填料，例如聚酰亚胺、碳纤维等。
这种填料的优点在于具有高强度、高模量以及高温性能，因此被广泛应用于制造高性能复合材料中。
（2）无机填料无机填料是指包含无机物的填料，例如玻璃纤维、滑石粉和氧化铝等。
这种填料的优点包括具有良好的抗溶解性、防腐性和热稳定性，同时还具有较低的成本。
（3）金属填料金属填料是指包含金属物的填料，例如铜粉和铝粉等。
这种填料的优点在于具有良好的导电性和导热性，同时还具有良好的增强效果。
二、填料对复合材料的影响（1）强度填料的选择对复合材料强度有着不同程度的影响。
例如，一些高强度的有机填料可以大幅度提高复合材料的抗拉强度和抗压强度。
同时，金属填料能够提高复合材料的疲劳强度和耐磨性，显著提高其使用寿命。
（2）振动填料的选择对复合材料的振动特性有着不同程度的影响。
实验结果表明，添加大颗粒的无机材料可以降低复合材料的振动频率，从而提高其使用寿命。
（3）热稳定性填料的热稳定性对复合材料的使用寿命有着很大的影响。
例如，添加具有高热稳定性的填料可以提高复合材料的耐烧蚀性，增强其防护能力和使用寿命。
（4）成本填料的选择通常也受到成本的影响。
例如，无机填料的成本相对较低，因此在一些对性能要求不是非常高的场合中更为常见。
三、填料在工程实践中的应用填料在复合材料制造中的应用已非常普及。
例如，在航空工程和汽车制造中广泛使用复合材料增强材料，以提高飞机和汽车的生产效率。
无机填料的改性及其在复合材料中的应用
无机填料的改性及其在复合材料中的应用随着复合材料讨论的深入进展和应用，作为复合材料组份之一的填料，日益受到了人们的广泛重视。
填料是材料改性的一种紧要手段，不仅可以降低材料的成本，而且可以显著地改善材料的各种性能，给与材料新的特征，扩大其应用范围。
但由于填料与聚合物在化学结构和物理形态上，存在着显著的差异，两者缺乏亲和性，因此必需对填料进行表面活化处理，以使填料与聚合物两者之间达到很好的浸润。
1填料的表面改性技术填料表面改性，是对填料的性质进行优化，开拓新的应用领域，提高工业价值和附加值的有效途径和紧要技术之一。
通过更改填料表面原有的性质，如亲油性、吸油率、浸润性、混合物粘度等，可以改善填料与聚合物的亲合性、相容性以及加工流动性、分散性，加强填料和聚合物界面之间的结合力，使复合材料的综合性能得到显著的提高，因而填料改性技术的进展，就成为当前很活跃的一个讨论课题。
1.1偶联剂处理偶联剂是一种能够加强无机填料与聚合物之间亲合力的有机化合物。
其通过对无机填料进行化学反应，或物理包覆等方法，使填料表面由亲水性变成亲油性，达到与聚合物的紧密结合从而提高复合材料的综合性能。
目前使用最多的偶联剂，是硅烷偶联剂、钛酸酯和铝酸酯偶联剂。
其中硅烷偶联剂又是品种最多、用量最大的一种，重要用于填充热固性树脂的玻璃纤维和颗粒状含硅填料的表面处理。
如采纳硅烷偶联剂对云母进行预处理，可以明显提高云母填充聚丙烯复合材料的力学性能、热性能和电性能。
用硅烷偶联剂处理石英填充聚氯乙烯复合材料，也能显著加强其力学强度。
与硅烷偶联剂不同，钛酸酯偶联剂能给与填充体系较好的综合性能，如钛酸酯偶联剂处理CaCO3、炭黑、玻璃纤维和滑石粉时，能与无机填料表面的自由质子反应，在填料表面形成有机单分子层，因而能显著改善无机填料与聚烯烃之间的相容性。
故在选用偶联剂时，要综合考虑基体树脂的类型和填料的物化性质。
由于偶联剂对填充效果起着至关紧要的作用，所以偶联剂的开发和偶联技术，依旧是紧要的讨论领域，应重点讨论适应范围广、改性效果好、成本低的新型偶联剂和相应的偶联技术。
碳酸钙在复合改性聚丙烯中的应用
碳酸钙在复合改性聚丙烯中的应用1前言作为通用热塑性塑料，聚丙烯力学性能优良，具备很多突出的优点。
但同时由于它是非极性材料，具有中击强度低、低温韧性差、制品成型收缩率大等特性，使其存在低温脆、成型收缩率大、易老化等缺点，限制了其进一步的使用和进展。
碳酸钙为无机填料，无机填充聚合物的理论表明，无机粒子可同时加强、增韧聚合物。
然而无机粒子具有较高的表面台皂而极易团聚，而且与聚丙烯基的极性相差大，相容性差，从而大幅度劣化聚丙烯复合材料的物理机械性能，而限制了其向工程塑料的方向进展。
本文讨论了碳酸钙增韧填充聚丙烯，在加工助剂的作用下，经双层表面包膜处理的碳酸钙粒子与载体树脂在双螺杆挤出机中混炼，形成均匀的分散体系，使母粒具有补强增韧的功能。
2碳酸钙的种类2.1按碳酸钙生产方法依据碳酸钙生产方法的不同，可以将碳酸钙分为轻质碳酸钙、重质碳酸钙和活性碳酸钙。
（1）轻质碳酸钙：又称沉淀碳酸钙，简称轻钙，是将石灰石等原材料煅烧生成石灰（重要成分为氧化钙）和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳（重要成分为氢氧化钙），然后再通／X—氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀，最后经脱水、干燥和粉碎而制得。
或者先用碳酸纳和氯化钙进行复分解反应生成碳酸钙沉淀，然后经脱水、干燥和粉碎而制得。
由于轻质碳酸钙的沉降体积（2.42—8mL／g）比重质碳酸钙的沉降体积（1.11.4mL／g）大，所以称之为轻质碳酸钙。
（2）重质碳酸钙，简称重钙，是用机械方法直接粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳等而制得。
由于重质碳酸钙的沉降体积比轻质碳酸钙的沉降体积小，所以称之为重质碳酸钙。
重质碳酸钙过去称之为单飞粉（200目）、双飞粉（320目）、四飞粉（400目）以及方解石粉。
本试验所用的是重质碳酸钙。
（3）活性碳酸钙，又称改性碳酸钙、表面处理碳酸钙、胶质碳酸钙或白艳华，简称活钙，是用表面改性剂对轻质碳酸钙或重钙碳酸钙进行表面改性而制得。
由于经表面改性剂改性后的碳酸钙一般都具有补强作用，即所谓的“活性”，所以习惯上把改性碳酸钙都称为活性碳酸钙。
无机材料改性聚酰亚胺复合材料的研究进展
综述CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料 ， 2021， 38（3）： 71*DOI：10.19825/j.issn.1002-1396.2021.03.14聚酰亚胺（PI）是一种主链上含有酰亚胺环的高性能聚合物，具有密度低，力学性能优异，化学稳定性和阻燃性能优良等特点，在航空航天、信息技术、微电子技术、激光等高科技领域具有举足轻重的地位［1-3］。
人们对先进功能材料的要求越来越高，但高生产成本和复杂的生产工艺技术等限制了其广泛应用，这就使制备高性能化、多功能化、低成本化的PI成为引人关注的科研方向。
目前，主要采用化学改性和物理改性的方法。
化学改性主要通过在PI分子结构中引入柔性基团，设计分子结构的异构化等方法，改善其加工性能和功能性；物理改性包括共混改性、共聚改性、填充改性［4］。
填充改性是一种简单有效的改性方法，能够显著提高PI的力学性能、热稳定性、阻燃性能等。
填充改性常用的填料包括无机材料（如碳纳米管，石墨烯，SiO2，二氧化钛等）、金属材料及金属氧化物、芳纶蜂窝芯材（ARHC）等［5-6］。
本文主要综述了无机改性材料对PI性能的影响。
1 石墨烯改性PI石墨烯作为一种质量轻、韧性高、导电性好的碳元素为主的非金属材料［7-8］，其比表面积大、耐磨性好，在惰性空气中温度高达3 000 ℃，而且具有优良的阻燃性能和力学性能［9］。
PI中引入石墨烯，可改善复合材料的隔热性能、阻燃性能、热稳定性和力学性能。
通常，复合材料的阻燃隔热性能增强是由于石墨烯的加入会形成连续排列的无机材料改性聚酰亚胺复合材料的研究进展张玉迪，于 浩，徐新宇*（辽宁石油化工大学 化学化工与环境学部，辽宁 抚顺 113001）摘要：综述了近几年国内外有关聚酰亚胺（PI）改性的研究现状，主要介绍了PI填充改性的方法以及填料的类型，并展望了PI的发展前景。
填充改性不仅是一种快速、简单有效的改性方法，而且能够显著提高PI的热稳定性、力学性能、导电性能等。
硅烷偶联剂改性纳米碳酸钙在PVC复合材料的应用研究
作者简介：邓传福（1982-），工程师，主要从事建筑材料的开发和检测工作。
收稿日期：2023-05-05聚氯乙烯（PVC ）是一种廉价易得的聚合物材料，在鞋材、管道管件、电线电缆、压延膜等行业有着广泛的应用[1]。
但众所周知，纯PVC 材料由于其韧性差和热稳定性不足，在许多应用中都存在局限性[2]。
因此，在许多行业中，开发了用各种填料改性的PVC 复合材料，以提高机其械性能和热稳定性能[3]。
高岭土[4]、硫酸钙[5]、碳酸钙[6]、滑石粉[7]、和二氧化硅[8]等无机填料已被证明可用于增强聚合物树脂的物理性能。
但显而易见，聚合物基体和填料之间的界面相将对复合材料的物理性能起着关键作用。
不幸的是，无机材料表面一般都呈现为强极性，与聚合物材料通常不相容，这无疑会导致无机填料与聚合物之间的无法形成有效的界面层。
为了克服上述问题，最常用的方法就是对无机填料进行表面改性，以改善其与聚合物材料之间的相容性。
目前市场上也出现了多种性能不俗的表面改性剂，如硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂等，在不同填料的改性上都有着广泛的应用。
然而目前的理论和实践普遍认为，由于碳酸钙表面羟基含量不高，因此并不适合使用硅烷偶联剂作为其表面改性剂，虽有部分研究者采用溶剂法可成功在碳酸钙表面接枝上硅烷偶联剂[9]，但成本因素几乎不可能工业化应用。
在本文的研究中，我们在纳米碳酸钙的制备过程中通过引入不同剂量的羟基，考察后期硅烷偶联剂对硅烷偶联剂改性纳米碳酸钙在PVC复合材料的应用研究邓传福1，颜干才2， 杜年军2(1.钦州市建筑工程质量检测中心有限公司，广西 钦州 535000； 2.广西平果市润丰钙新材料科技有限公司，广西 平果 533822)摘要：采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH -550）对纳米碳酸钙进行特殊表面改性，利用扫描电镜（SEM ）、红外光谱（IR ）、热机械分析仪（TMA ）、热重分析仪（TG ）、转矩流变仪等测试手段，探究了改性后的纳米碳酸钙对聚氯乙烯（PVC ）复合材料综合性能的影响。
塑料加工中的无机粉体填充改性
关 键 词 改 性
充 增 强 偶联 剂 工 艺 参数
Ｊ 无 机 填 料 在 塑 料 加 工 中 的作 用
无 舭粉 材 料 ， 为橡 胶 塑 料 加 工 中的 填 充 剂 应 作
用 为时 已 久 ， 因材 料 衷 源 面广 ． 格低 廉 ， 种 规 格 又 价 品 多． 充量 大 ． 填 着色 自 由 ， 性 低 ， 毒 混炼 加 工 能 耗 低 ， 在 石 油 资源 紧缺 ． ： 隙塑制 品不 断 升发 。 机 粉 体填 料 的应 无 用已成 为塑 料 加工 中仅 次 于基 体 的第 二 大材 料 。 无 机填 料也 有 自身不 足 ， 由于它 的惰性 和 亲水 性 ，
能 ， 到 良好 应用 果 。 达
பைடு நூலகம்
和物 理形 态 上存 在显 著差 异 ， 缺乏 亲和性 ， 可 能牢 固 不 粘接 ， 复合 体 系 的力 学 性 能不 高 ， 用 价值 不 理 想 。 使 使
采 取 对填 料 表 面改性 活化 处 理 ． 填 料 与 聚 合 物 能 很 使
破传统 上填 料表 面 处理 必须 在高 温下 转 长 时间 的高 速 混合 ．诱 导技 术不 需加 热 ， 需 排除 农 份 ， 需较 长 时 ． 不 不
提 高制 品 的耐 冲击 性 、 耐磨性 ， 加入 云母 可 大大 提 高制
品的拉 伸 强度 和弯 曲弹 性 模量 ， 入高 岭土 可 提高 绝 加 缘性 能 ， 入 ＳＯ 加 ｉ２可 提 高 制 品 刚性 ， 磨 性 ， 入 Ａ 耐 加 ｌ （ Ｈ） Ｏ 可提 高制 品 阻燃性 、 电弧 性 … …。 耐
简萼 介绍 ． 以唤 起 ＾们 对 填 充 酸 性 的 兴 趣 和 应 用 。 并 论 述 了 塑 料 填 充 改性 技 术 应 用 与 其 它 工 艺 技 术 环 节 的 关 系 和 加 工 单位 必 须 提
PVC复合材料应用研究进展
PVC复合材料应用研究进展摘要：随着科学技术的发展,PVC成为继实木、钢铁、铝合金等之后的一种新型建筑材料,受到人们的青睐,其制品广泛应用于建材行业中,且全球对PVC的总体需求量也逐年增长。
PVC树脂是极性非结晶型高聚物,具有阻燃、耐化学性高、电绝缘性好、价格便宜等优点。
硬质PVC抗拉、抗弯抗冲击性能较好,软质PVC 的断裂伸长率、耐寒性较好,但存在冲击性能差、耐热性差等问题,因此需要经过改良才能使用,改性提升后的PVC复合材料可根据不同特性应用于不同领域。
关键词：PVC；复合材料；应用引言聚氯乙烯（PVC）是世界五大通用树脂之一，由于其廉价易得且具有良好的阻燃性、耐腐蚀性、耐酸碱性及力学性能等优点，在生活中随处可见到PVC制品的应用。
然而硬质聚氯乙烯塑料的冲击性能差、耐热性不佳和可加工性不良,因此,如何发挥其不同方面的优势使其应用于不同领域,是PVC塑料工程化的热门。
1PVC复合材料的特点1.1使用寿命长PVC复合材料整体性能好，在施工过程中长时间浸泡在水中也不会吸收水分发生分层和变形，出厂投入使用后的周转次数可达到30次以上。
除此之外，PVC 复合材料的表面硬度也较高，在使用过程中不易凹陷和损坏，表面平整光滑，具有良好的综合性能。
而且，PVC复合材料表面硬度高、韧性好，在极寒或高温地区均可使用。
PVC复合材料还可任意组合，能承受多种施工荷载。
1.2物理性能良好PVC复合材料的主要材料为聚氯乙烯，加工成型后模板表面较光洁平整，且该模板的使用温度区间较长，可以在-20~60℃使用，不会发生变形等情况。
同时由于其表面的光洁性，在混凝土凝固后模板不会与混凝土黏结，脱模过程中无需使用脱模剂就可顺利脱模。
建筑环境通常较为潮湿，混凝土中含有氯盐等成分，会对钢材料模板造成一定的腐蚀，而PVC复合材料具有较强的耐腐蚀性，可在阴雨天等恶劣环境中使用，有效解决了其他模板被腐蚀的问题。
1.3施工方便因为PVC复合材料表面较光滑，所以在使用PVC复合材料过程中对建筑物不需要进行二次抹灰就可直接施工；PVC复合材料的密度较其他材料的模板小，工人在施工过程中较轻松；该模板的可塑性较强，可以根据现场建筑工程的要求对模板进行锯、刨或是以模块的形式拼接起来等加以调整，来简化模板的支撑体系和施工过程。
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碳酸钙 、滑石粉等填料的用途很广 ,主要用于涂 料 、塑料 、橡胶 、造纸等行业 ,作为填料可降低被填充 物料的成本 。但是无机填料和高聚物分子在化学结 构和物理形态上极不相同 ,缺少亲和性 ,仅仅起到增 量作用 ,同时 ,由于大量填充无机填料导致聚合物复 合材料的粘度显著提高 ,以致材料的加工性能受到 影响 ,而且 ,由于填料与聚合物之间混合不均匀 、粘 合力弱 ,制品的力学性能降低 ,所以这种大量掺混廉 价无机填料的方法有着一定的局限性 。为此 ,人们 十分重视无机填料表面改性的研究工作 ,设法把活 性的有机官能团接到无机填料表面 ,以改变其固有 的亲水性质 ,这样无机填料在复合材料中就不仅具 有增量作用 ,还能起到增强改性的效果 ,很多时侯也 可提高聚合物的耐热性和改进尺寸稳定性 。本文就 是探讨无机填料表面改性在聚丙烯中填充行为 ,试 图通过试验来证明改性填料对提高聚丙烯各项性能 有良好效果 ,并为生产和应用提供一定的理论依据 。
此外 ,还测定了硬度和熔融指数与偶联剂用量 在填料填充 PP 体系时的关系 ,发现偶联剂用量对 填充体系硬度影响不是很大 ,但明显提高了体系流 动性 (见表 2) 。
类 型
未处理 sbph 处理 钛酸酯处理
表 2 填料熔融指数
MI(g/ 10 min) CaCO3/ PP 3. 11 6. 10 7. 16
7. 51 7. 83 8. 04 8. 36 7. 05 7. 23
9. 56 18. 5 49. 6 22. 6 45. 4 45. 3
碳酸钙
28. 54 26. 78 27. 6 30. 51 26. 43 30. 18
6. 55 5. 45 6. 16 7. 25 7. 11 7. 73
19. 8 10. 6 47. 3 30. 4 52. 0 73. 85
2001 年 29 卷第 4 期
广州化工
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改性无机填料在复合材料中的应用
董 翔 黄志忠
(广州珠江化工集团有限公司广州制漆厂 510385)
摘要 研究了未经表面处理与经钛酸酯 、sbph 等偶联剂表面处理后的超细填料滑石粉及碳酸钙对填充聚丙烯 ( PP) 体
系的影响 ,测定了冲击强度 、拉伸强度 、硬度 、熔融指数等性能的变化 。结果表明 ,改性后的填充 PP 体系 ,其力学性能和流动 性能均有所改善 ,其中用 sbph 改性的填充料/ PP 有较高的性能价格比 ,且发现偶联剂用量在改性填充 PP 体系中存在最佳值 。
Abstract It is st udied on t he effect of polyprolene system filled wit h super - t hin filler Talcum powder and calcium carbonate. The filler was unt reated or t reated wit h coupling agent of titanate , sbph. And it is deter2 mined t he change of impact st rengt h , tensile st rengt h , hardness , and melt index. The rusult indicated t hat t he mechanics and flow performance of modified system have bot h been improved ,t he filler / pp system t reated wit h sbph coupling agent has high ratio between performance and price. There is t he best value of coupling agent .
开机预热 ,温度升至 170 ℃,加入 PP 粒料 ,塑 化完全后 ,加入填料混炼 ,进行打包 ,薄通等操作 ,混 炼均匀后 ,即可下片 、剪片 ,冷却待用 。 1. 3. 3 压制成型
先将压机升温至 170 ℃,约需 1 小时 ,把混炼后 剪好的片放入加热板间 ,预热 6 分钟 ,然后加压 ,放 气 、冷 压 , 最 后 脱 模 。大 模 板 规 格 200 ×100 ×2 mm ,小模板规格 55 ×55 ×4 mm 。相应的大模板需 加压 784. 8 N/ cm2 ,保压 4 min ,冷压压力 784. 8 N/ cm2 ,时间 3 min ; 小样需加压 392. 4 N/ cm2 ,保压 4 min ,冷压压力 392. 4 N/ cm2 ,时间 3 min 。 1. 3. 4 按 GB - 1040 - 79 在 ZH Y - 型万能制样机
填
冲击强度 拉伸强度 断裂伸长率
冲击强度 拉伸强度 断裂伸长率
类型 号 料 ak (kJ / m2) 6t (MPa)
( %)
料 ak (kJ / m2) 6t (MPa)
( %)
液体石蜡 硬酯酸 钛酸酯 硅烷 pop h sbp h
1 滑石粉 2 3 4 5 6
14. 98 24. 94 9. 85 32. 11 23. 76 28. 57
用偶联剂处理后的填料填充 PP 体系 ,其拉伸 强度都有所提高 。用钛酸酯和 sbph 处理后 ,在滑石 粉/ PP 体 系 中 , 最 大 峰 值 时 偶 联 剂 用 量 分 别 为
图 3 偶联剂用量对 PP 填充体系拉伸强度的影响 A —滑石粉/ PP 体系 B —碳酸钙/ PP 体系 △—代表用 sbph 处理 ×—代表用钛酸酯处理
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在各偶联剂用量为填料重量的 1. 5 %的情况 下 ,采用钛酸酯和硅烷处理的 CaCO3 和 Taic 填充 PP 的力学性能都比较好 ,而用自制 sbph 处理后的 填充料也表现出更为明显的效果 。通过比较决定选 择钛酸酯和 sbph 来做进一步的研究 。 2. 3 偶联剂用量对填料填充 PP 体系性能的影响
2. 3. 3 断裂伸长率 用偶联剂处理后的填料填充 PP 体系 ,其断裂
伸长率有不同程度的提高. 钛酸酯和 sbph 处理滑石 粉/ PP 体系 ,最大峰值分别出现在 1. 0 %和 1. 5 %。 在碳酸钙/ PP 体系中 ,用钛酸酯和 sbph 处理后 ,最 大峰值均出现在 1. 5 %。经用钛酸酯和 sbph 处理 后 ,最大断裂伸长率值 ,滑石粉/ PP 体系分别提高 228. 6 %和 85. 7 % ;碳酸钙/ PP 体系分别提高 95. 0 %和 75. 0 %。可以看出用钛酸酯和 sbph 改善填充 PP 体系断裂伸长率效果较好 (图 4) 。
2 结果与讨论
2. 1 未处理滑石粉和碳酸钙对填充 PP 性能的影响 分别选用占总质量的 5 %、10 %、20 %、30 %、
40 %作为填料用量 ,考察滑石粉 、碳酸钙添加量对 复合体系性能的影响 ( 图 1) 。随着填料用量的增 加 ,拉伸强度 、冲击强度 、断裂伸长率 、熔融指数均呈 下降趋势 ,硬度呈上升趋势 。结果表明 ,未处理的填 料填充 PP 后 ,对 PP 各项性能的改善效果较差 。当 填料量小于 30 %时 ,填充 PP 力学性能下降明显 , 大于 30 %时 ,下降比较平稳 ,综合经济效益 ,决定选 用填料量 30 %作为以下试验的填充量 。 2. 2 偶联剂类型的选择
1 实验部分
1. 1 原料及仪器 1. 1. 1 实验原料
滑石 粉 , 2250 目 , 四 川 棉 竹 化 工 厂 ; 碳 酸 钙 , 2250 目 ,四川棉竹化工厂 ;聚丙烯 , PP - 1300 粒料 , 北京石油化工公司 ;钛酸酯偶联剂 NDZ105 ;硅烷偶 联剂 , KH - 550 ;硬脂酸 ,化学纯 ;液体石蜡 ;自制偶 联剂 (poph 、sbph) 。 1. 1. 2 设备与仪器
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广州化工
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机厂 ; X - 650 型电子扫描电镜 ;
1. 2 工艺流程
填料表面处理 PP 粒料
开炼机混炼
压制
制样 测试
1. 3 工艺操作 1. 3. 1 填料表面处理
先把填料 (碳酸钙 、滑石粉) 在 100 ℃下干燥 ,然 后将一定量填料装入高速混合机中 ,并将相应量偶 联剂加入 ,高速搅拌 ,混合均匀 。 1. 3. 2 混炼
图 2 偶联剂用量对 PP 填充体系冲击强度的影响 A —滑石粉/ PP 体系 B —碳酸钙/ PP 体系 △—代表用 sbph 处理 ×—代表用钛酸酯处理
在滑石粉/ PP 体系中 ,用钛酸酯和 sbph 处理后 ,最 大峰值分别出现在 1. 0 %和 1. 4 %处 。在碳酸钙/ PP 体系中 ,用钛酸酯和 sbph 处理后 ,最大峰值分别 出现在 1. 5 %和 1. 0 %处 。用偶联剂处理后 ,填料 填充 PP 体系的冲击强度普遍得到提高 ,但偶联剂 用量有一个最佳值 。用钛酸酯和 sbph 处理滑石粉/ PP 体 系 , 最 大 冲 击 强 度 比 未 处 理 时 分 别 提 高 32. 8 %和 30. 7 % ,同样在碳酸钙/ PP 体系中其值 是 75. 5 %和 102. 5 %。说明钛酸酯和 sbph (磷酸 酯类) 偶联剂处理碳酸钙体系更有效 ,其中 sbph 作 用更为明显 (图 2) 。 2. 3. 2 拉伸强度
平板硫化机 : QLB - D400 ×400 ×2 型 ,青岛机 床厂 ;
机械式拉力试验机 :LJ - 5000 型 ,青山试验机 厂;
塑料球压痕计 : H - 98 型 ,上海华侨仪表厂 ; 冲击试验机 : XCJ - 500 型 ,承德市材料试验机 厂; 熔融指数测定仪 : XRZ 型 ,长春市非金属试验
选用填料重量的 0. 3 %、0. 5 %、1. 0 %、1. 5 %、2. 0 %作为偶联剂用量 。通过测试冲击强度 、拉 伸强度 、断裂伸长率等性能 ,来研究偶联剂变量与填 充 PP 体系性能的关系 ,并确定最佳偶联剂量 。 2. 3. 1 冲击强度