系列磷酸酯表面活性劑改性納米碳酸鈣及其在聚氯乙烯中的應用
納米碳酸鈣是最早開發的無機納米材料之一,至今雖僅有20年的應用歷史,而其作為一種優質填料和白色顏料,已寬泛應用于許多行業1.碳酸鈣的外表解決使其產品取得許多優良性能,并有廣大的開展前景工業上,常用偶聯劑或外表活性劑對碳酸鈣停止外表解決,以偶聯劑解決的Ca-CO3具有良好的加工活動性,并具有一定的補強作甩但目前偶聯劑國內售價3~4萬元/噸。而外表活性劑品種多,消費才干大,價格在1~2萬元/噸。
故可依據不同需求,選擇不同構造與性能的外表活性劑,消費出不同性能的活性CaCO3.所以用外表活性劑濕法改性CaC3具有本錢低、使用方便等劣勢。
1材料與辦法11主要原料納米CaCO3,工業級,廣東廣平化工實業有限公司提供;DOP,剖析純,上海試劑一廠消費;PVC陳小萍等:系列磷酸酯外表活性劑改性納米碳酸鈣及其在聚氯乙烯中的應用樹脂,SG-5型,北京化工二廠消費;系列磷酸酯外表活性劑,自制。
12主要設施旋轉式粘度計,ND-79型,同濟大學機電廠制;高速混合機,SHR-10A型,張家港市大江機械有限公司制;開放式煉塑機,X(S)K-160B型,上海輕工機械股份有限公司制;50噸平板硫化機,江陰市文林化工機械廠制;L機械式拉力試驗機,河北承德試驗機總廠制。
13實驗辦法1.3.1DOP/CaC3糊粘度的測定1將25g用不同碳鏈及不同構造磷酸酯外表活性劑改性的Ca-CO3樣品與DOP以1:2的質量比在燒杯中混合均成糊狀,于烘箱中恒溫使水分汽化,驅走氣泡,靜置冷至室溫,測定其糊粘度。
2吸油量的測定1按GB1712―79辦法測定。
1.3.3拉伸強度和斷裂伸長率的測定1依據GB1040―92辦法停止測定。
4熔融指數的測定熔融指數又稱熔體活動速率,在一定的溫度和壓力下,用熔體活動速率儀(河北承德試驗機總廠制),測定PVC/CaC3熔體每10min通過規定的標準口模的質量。
1.3.5改性辦法1將一定濃度的磷酸酯外表活性劑溶液升溫至50參與未改性的納米CaC3充分攪拌2h,而后過濾、枯燥、粉碎、過篩,得到活性2結果與探討2.1改性CaCO3的性能1DOP/CaC3糊粘度的變遷為2500mPa°s.由于CaC3外表末水憎油,它與DOP的相容性較差,流體內摩擦力較大,分散性、活動性差,所以粘度較大。改性后CaC3外表具有一定的親油性,從而在DOP中能很好的分散,粘度也明顯減小了。由此可推測改性后CaC3與PVC樹脂應有良好的相容性,在PVC體系中具備良好的分散性,有利于改善PVC塑料的加工性能。
示。可知,經單酯改性的CaC3在DOP糊中的粘度略小于雙酯。而隨碳鏈增長,粘度受碳鏈增長的影響并不明顯。
2.1.2吸油量的變遷1未改性的納米CaC3吸油值達79mL,改性后CaC3吸油量降低。由于CaC3顆粒外表被外表活性劑包覆,故吸油量低2.2PVC/CaCO3復合體系的加工性能1熔融指數的變遷是熔融指數與碳鏈長度的關系。能夠看出,隨著改性劑碳鏈的增長,PVC/CaC3復合體系的熔融指數有一個明顯減小的趨勢。關于PVC/CaC3復合體系,用碳鏈長度雷同的單酯改性的熔融指數略優于用雙酯改性的熔融指數。
江南大學學報(自然科學版)2流變性能PVC/CaC3體系的流變性能見表1.能夠看出,未改性的CaC3填充PVC后,PVC/CaC3復合體系的熔體塑化溫度較高,流變性能較差。經磷酸酯外表活性劑改性后的CaC3填充PVC,熔體塑化溫度有所下降,塑化工夫明顯變短,均衡扭矩顯著下降,塑料加工性能因此得到了明顯的改善。這闡明用磷酸酯外表活性劑改性CaC3,降低了其外表能,改善了CaC3與PVC間界面的相容性;另一方面,當改性CaC3填充于PVC體系后,磷酸酯外表活性劑的疏水鏈本身具有的內光滑作用,削弱了PVC分子間的作用力,這些都是PVC/CaC3復合體系流變性能改善的起因。
表1 PVC/CaC3體系的流變性能改性劑均衡工夫/s塑化溫度廠C最高扭均衡扭矩/N0m空白硬脂酸(廣平)十二烷基磷酸二酯十四烷基磷酸二酯十六烷基磷酸二酯十八烷基磷酸二酯十四烷基磷酸單酯十六烷基磷酸單酯十八烷基磷酸單酯由表i還可看出,體系均衡工夫與單雙酯的構造無明顯關系,但它隨碳鏈增長而延長。這可能與碳鏈增長,改性劑的外光滑作用加強有關。但塑化溫度以及轉矩與碳鏈構造無明顯關系。
2.3PVC/CaCO3軟塑料的力學性能對磷酸酯外表活性劑改性CaC3填充軟質PVC體系的拉伸強度和斷裂伸長率停止比較,結果見表2.CaC3經改性后填充PVC,其共混體系的拉伸強度比未改性的CaC3有明顯的進步。其力學性能與硬脂酸改性CaC3(廣平)產品的差異不大。
表2不同改性劑與拉伸強度的關系改性劑拉伸強度/MPa伸長率/%辛烷基磷酸二酯十二烷基磷酸單酯十二烷基磷酸二酯十四烷基磷酸單酯十四烷基磷酸二酯十六烷基磷酸單酯十六烷基磷酸二酯十八烷基磷酸單酯十八烷基磷酸二酯硬脂酸(廣平)空白3結論通過9種不同磷酸酯外表活性劑對納米CaC3的改性及應用。可得到如下結論:中的粘度大大減少。
性能都有比較明顯的改善。
發現單雙酯、不同碳鏈的磷酸酯改性納米CaC3會呈現改性成效的差異。在大多數參數中,單酯的改性成效優于雙酯。
適宜構造的磷酸酯外表活性劑完全可用于納米碳酸鈣的改性,其價格低于鈦酸酯偶聯劑,高于硬脂酸;但其使用時比硬脂酸方便,改性后的碳酸鈣比較平均,因此有一定的實用價值。