硅烷偶聯劑改性碳酸鈣與硅灰石填充PVC復合材料的研究
3.2碳酸鈣與硅灰石對PVC力學性能的影響為r別離考查改性碳酸鈣,改性硅灰石的填充效架,分制備了填充丨%改性碳酸窄丐、表1 10%改性碳酸鈣填充PVC'試樣的力學性能p斷,:i強哎01丨丨丨強哎總矜梁沖,|;強¢(251/)偶削純m'表2 10%改性硅灰石填充PVC試樣的力學性能忭能拉仲斷裂強吹姑髀梁沖擊強度(25V)偶聯劑督a由表1得到,添加改性碳酸鈣后,PV('試樣的力學性能都有明顯進步,其巾用ZH1305或WI)51改性碳酸鈣填充的PVC試樣,拉伸及彎曲強度約為純PVC的120%,沖右強度約為純PVC的154%.由表2得到,添加改性硅灰石后,PVC試樣的力學性能也有明顯進步,用WD51改性硅灰石填充的PVC試樣,拉伸及彎曲強度約為純PVC的120%.彎曲模量約為純PVC的124%.偶聯劑ZH1305和WD51的改性成效優于KH550與KH560,這可能是因為共混時硅烷偶聯劑較長的分子鏈更易于與基體樹脂發作分子鏈纏結而造成柔性界面層,使改性粒子表觀團粒細化,進步了粒子的分散性,改善了無機填料與聚氯乙烯基體的界面聯合力和相容性,從而進步了復合材料的力學性能。比較表1、表2還可看出,改性硅灰行對PVC材料的彎曲強度及模量的影響較大,而改性碳酸鈣則對PVL'材料的沖上強度影響明,這闡明球狀剛性粒子利于PVC樹脂的增韌,而針狀剛性粒子有利于PVC'樹脂的加強此外還發現,采H含行胺坫的砘烷偶聯劑解決尤機粒子,關于提A反介材料的拉伸強度較為存利,而含打較長分子鏈的偶聯劑更旮助f進步復材料的沖,1r韌性為f驗證碳酸鈣1j硅灰石兩種+同形狀閃r的尤機粒子對pvr材料性能的協M填充效應,制備n%改性碳酸鈣和1()%改性硅灰朽協問填充的pv(:試樣,測定丫試樣的力'7:性成」結果如表3所示。
由表3能夠得到,協同填充PVC試樣的力學性能有明顯進步,尤其是用長鏈硅烷偶聯劑改性后,PVC復合材料的沖擊強度抵達純PVC的170%左右。比較表1、表2、表3可知,協同填充樣條的拉伸、巧曲強度及模量均高于單填充樣條,尤其是協同填充樣條的沖擊強度遠優于單填充樣條這闡明改性碳酸鈣y硅灰石之間有一定的(辦H填充作用,二者互相協調,充分發揮了二者不同的填充改性作用。這種協同作用通過下面的SKM剖析得到證實表310%改性碳酸鈣和10%改性硅灰石協同填充PVC試樣的力學性能性能偶聯劑位仲斷裂強度曲強度。MIJa總臂梁沖強度(2m/J-m1 3.3SEM形貌察看與相容性討論當采納超細或微細填料填充時,微細粉體的外表能產生范德華力的作用,使原生粒子之間從新聯合,造成團圓體,在聚合物中難以分散平均。1填料經外表改性后,表觀閉粒細化,分散得到改觀。因此外表改性對粒徑細小的填料有特殊意義。在改性碳酸鈣和改性灰石協同填充體系,性能測試顯示,共混材料的力學性能良好。這可能是不同形狀的碳酸鈣和硅灰石改性后,在PVC中分散平均,發揮了各形狀粒子的整體劣勢。對PVC填充材料沖擊斷面的SEM照片如所示,由的SEM照片看到,用WI351改性的無機粒子與基體樹脂間的相容性優于KH-560.用WD51改性后,碳酸鈣與硅灰石在PVC基體中分散均,三者之間的相界面含糊,相容性較好;且硅灰石粒子穿插在碳酸鈣粒子之間,起到阻隔碳酸鈣粒子團圓的作用,抑制了單一形狀粒子的缺乏,發揮了各形狀粒子的協同效應。同時沖擊斷面上起伏不平,有些剛性粒子脫落后造成空穴,有些硅灰石粒子一端脫落而另一端仍與PVC基體聯合良好。因此材料沖擊能量的耗散可能通過碳酸鈣、硅灰石剛性粒子基體之間的界面脫粘、纖維拔出、界面間的摩擦運動及界面層可塑性形變來實現的。
致謝:浙江省湖州市特種碳酸鈣廠提供碳酸鈣樣品。