PVC因原料來源廣、抗腐蝕、制品輕薄等特點,廣泛應用于建材、玩具、包裝、裝飾材料等方面,但由于PVC薄膜材料力學性能整體較差,在外力作用下易斷裂,為提高其力學性能,則對PVC薄膜材料進行改性。
碳酸鈣顆粒是PVC材料最常用的填充改性材料,董棟棟等選用偏釩酸銨、聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化銨、焦磷酸鈉十水和聚乙烯吡咯烷酮作為碳酸鈣形貌控制劑,以氯化鈣和碳酸鈉為原料,用氯化法制備得到了不同形貌碳酸鈣微粒,并研究不同形貌碳酸鈣顆粒形態對軟質聚氯乙烯(PVC)薄膜力學性能的影響。
1、不同形貌碳酸鈣的制備
以偏釩酸銨為形貌控制劑制備的碳酸鈣結構是不規則的片狀,分散性差,團聚嚴重,顆粒間界面不清晰,顆粒粒徑在1~5μm之間;
以聚乙二醇為形貌控制劑制備的碳酸鈣結構為呈菱形,分散性相比偏釩酸銨有所提高,顆粒表面線條清楚,晶體發育完整,顆粒表面規則,平均粒徑大小是4μm;
以十六烷基三甲基溴化銨為形貌控制劑制備的碳酸鈣結構呈現棒狀,顆粒有豁連結構,有團聚情況,粒徑尺寸不一,顆粒表面不規則,具有缺陷結構,輪廓模糊;
以焦磷酸鈉十水為形貌控制劑制備的碳酸鈣結構則呈現為球狀,顆粒表面比較規整,輪廓清楚,在制備所得5種不同形貌碳酸鈣中顆粒最小、分散性最好,在無機形貌控制劑作用下,得到球形形貌,粒子平均粒徑大是為2µm;
以聚乙烯吡咯烷酮為形貌控制劑制備的碳酸鈣結構為立方狀微米顆粒,分散性較差,呈現為平行發育,各晶面生長程度略不同導致其具有正方體和立方體2種結構,表面較為光滑且有棱角。
2、不同形貌碳酸鈣對PVC薄膜力學性能的影響
結果表明,不同形貌碳酸鈣均提高了PVC薄膜的力學性能,PVC薄膜拉伸強度和斷裂伸長率均提高顯著;其中,棒狀形貌碳酸鈣對PVC薄膜力學性能的提高效果最好,拉伸強度達到了27.11MPa;菱形碳酸鈣改性PVC薄膜的斷裂伸長率最高,為98.23%。
碳酸鈣填充在PVC材料中,在拉伸過程中復合材料中的碳酸鈣微粒向周圍基體傳遞表面張力,使得粒子周圍基體發生屈服從而形成“水波狀”紋路,這種紋路使得PVC材料韌性和剛性得到提高,韌性的提高導致了PVC材料斷裂伸長率的提高;剛性的提高使得PVC材料拉伸強度提高。
資料來源:《董棟棟,王剛,蘇曉峰,等.不同形貌碳酸鈣的制備及其對PVC薄膜力學性能的影響[J].中國塑料,2020,34(12):35-40》,由【粉體技術網】編輯整理,轉載請注明出處!
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