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碳酸鈣資訊
納米碳酸鈣在汽車塑料的作用
納米材料是指一維或二維尺寸小于100納米的材料,它的粒徑小,比表面積大,由于量子效應(yīng)和表面效應(yīng),納米材料的物理、化學(xué)性能、電性能較微米級(jí)的材料都有很大的差別。自1987年日本豐田材料研究中心制備了尼龍納米復(fù)合材料以來,納米復(fù)合材料以其的性能引起了人們的關(guān)注。目前納米材料的種類很多,就無機(jī)填料而言,有納米蒙脫土、納米二氧化鈦、納米二氧化硅、納米碳酸鈣等。其中納米碳酸鈣因來源廣,價(jià)格便宜,在塑料改性中應(yīng)用較多。據(jù)估計(jì),發(fā)達(dá)1999年納米碳酸鈣在塑料制品中的消耗量達(dá)到了200KT,我國的用量較少,僅為12KT。
聚丙烯由于綜合性能,獲得了廣泛的應(yīng)用。但它的韌性不好,當(dāng)把它用于汽車保險(xiǎn)杠時(shí),對(duì)其進(jìn)行增韌改性。傳統(tǒng)的改性方法是用彈性體增韌,這種工藝已比較成熟。它的主要缺點(diǎn)是加工性能差,流動(dòng)性能不好,成本較高。產(chǎn)品強(qiáng)度不好,而且要用大量的外匯進(jìn)口彈性體。而用剛性的納米材料增韌聚丙烯,可在增韌的同時(shí),提高聚丙烯的剛性和流動(dòng)性,成本也不高,且不需要耗用外匯。
剛性粒子增韌聚丙烯的機(jī)理是:由于剛性粒子的加入,使聚丙烯機(jī)體的應(yīng)力集中發(fā)生了改變,將剛性粒子簡(jiǎn)化為球形,那么在拉伸應(yīng)力場(chǎng)中,變形的初始階段(界面脫粘前),基體對(duì)填料的作用力在兩為拉應(yīng)力,在赤道上為壓應(yīng)力,而在赤道附近,基體也會(huì)受到填料的壓力。剛性粒子的加入,使聚丙烯在受到?jīng)_擊時(shí),在剛性粒子周圍產(chǎn)生了應(yīng)力集中,易引起基體樹脂產(chǎn)生微開裂,吸收的變形功。同時(shí)剛性粒子的存在,使基體樹脂微裂紋的擴(kuò)展受阻和鈍化,不至于發(fā)展成破壞性的開裂。但是由于碳酸鈣和聚丙烯的相容性不好,當(dāng)碳酸鈣的粒徑較大(達(dá)到10微米以上時(shí))時(shí),它和聚丙烯的界面在受力時(shí)會(huì)脫粘,使微裂紋擴(kuò)大為宏觀的裂紋,反而降低材料的韌性。有學(xué)者提出,許多通常在熔融狀態(tài)下不相容的物質(zhì)組份,細(xì)活性碳酸鈣在納米尺度下具有的相容性。納米碳酸鈣由于粒徑小,表面積很大,表面有未結(jié)晶的非對(duì)稱原子,使納米碳酸鈣具有很高的活性,可以和聚丙烯基體形成很好的粘接界面。
(1) 采用高速攪拌,并用鈍化劑預(yù)處理,采用母粒化的方法,有利于納米碳酸鈣
在聚丙烯中的分散。防止納米碳酸鈣的團(tuán)聚。所得材料的綜合性能好。
(2) 納米碳酸鈣在聚丙烯中的佳用量是4%。當(dāng)體系中含有適量的彈性體時(shí),增加納米粒子的用量,材料的沖擊強(qiáng)度基本保持不變。
(3) 在用于汽車保險(xiǎn)杠時(shí),基體樹脂選用8303,沖擊強(qiáng)度好,綜合性能佳。
(4) 用上述方法制得的納米碳酸鈣改性聚丙烯工程塑料,沖擊強(qiáng)度達(dá)到58KJ/㎡, 彎曲彈性模量1007MPa,彎曲強(qiáng)度為26.74MPa,熔體流動(dòng)速率為7g/10min,拉伸強(qiáng)度為23MPa,伸長(zhǎng)率為700%。滿足汽車保險(xiǎn)杠對(duì)材料性能的要求。
(5) 應(yīng)用此方法制造汽車保險(xiǎn)杠用材料,因沒有使用價(jià)格昂貴的、需要進(jìn)口的彈性體,可以大幅度的降低生產(chǎn)成本,節(jié)約大量的外匯。具有廣闊的應(yīng)用前景。預(yù)計(jì)其經(jīng)濟(jì)壽命可達(dá)10年以上。