不得不知的碳酸钙与滑石粉填充改性聚丙烯的原理-炜林纳改性塑料

碳酸钙是最常用的无机填料，具有来源丰富、价格低廉、易于使用、表面易于处理、颜色易调、对设备磨损小等优点，在PP中应用广泛。

根据制备方法及表面处理情况，碳酸钙可分为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、胶质碳酸钙以及活性碳酸钙等。活性碳酸钙是在制备碳酸钙的同时，将脂肪酸及其盐类包覆在碳酸钙粒子表面而制备的。也有将碳酸钙用偶联剂等进行表面处理，制成活性碳酸钙。

活性碳酸钙与聚合物有较好的界面结合，有助于改善填充体系的力学性能，同时填充PP的流变性能也得到有效改善。在制备无机矿物质填充增强PP时， 加入一定量的极性单体接枝聚丙烯PP，有利于改善无机矿物质填料与PP间的相互作用，可以显著改善填充材料的力学性能。目前常用的接枝单体有丙烯酸、马来酸及马来酸酐、丙烯酸环氧酯、顺丁烯二酸酑等，采用的接枝方法主要有溶液法、熔融法、固相接枝技术、原位反应接枝技术和力化学反应熔融接枝技术。在与PP复合时，可以直接使用，不用再进一步对碳酸钙进行活化处理。

近年来，超细碳酸钙也相继研制出来，超细碳酸钙表面积大，增加了和聚丙烯间的接触面和作用力，因此有利于填充量的提高和性能的改进。 

         将不同粒径的填料进行级配，然后再填充到PP中，可收到显著的改性效果。如将粒径分别为325目和1500目的CaCO3粒子按照不同比例进行级配混合，并以30%的比例填充到PP中，可以有效地降低填充体系的黏度，提高填料的最大堆积密度，减小填料颗粒间相互碰撞，可使材料的拉伸和冲击性能得到提高。合理的粒径级配填充可有效地促进PP的β晶的生成和结晶重排的发生，从而改善力学性能。级配填充后PP的β晶含量要高于未级配填充的β晶含量。另外，级配填充使PP结晶峰变宽，这是由于在结晶过程中同时发生了结晶体的重排所致。

在异相成核的过程中，由于结晶速率过快，往往容易造成较多的晶体缺陷， 而结晶体的重排则可以使由于异相成核引起的结晶速率过快所造成的晶体缺陷得以修复，并使得结晶体的排列更为紧密有序。因此，经过一定的粒径级配填充后，PP在结晶过程中， 发生结晶重排，有利于PP晶格缺陷的减少和晶体排列有序度的提高，有利于力学性能的提高。同时，如果考虑到当小粒径填料比例较多时，由于总的填充量不变，必将使受力点增加，形成应力的相对分散，在一定程度上降低了单个应力点所受的应力，也有利于材料力学性能的提高。 

滑石粉是一种廉价的填料。研究滑石粉填充改性PP发现，在滑石粉适宜的含量范围内，可提高其弹性模量和抗冲击性，减少收缩性。滑石粉对PP具有成核剂的作用，改善PP的结晶完善性，从而提高力学性能。用滑石粉填充PP，除了断裂伸长率稍有下降外，弯曲强度和缺口冲击强度大大提高，降低成型收缩率。

滑石粉对PP的刚性和耐热性提高作用较大，因此需要高刚性、高耐热的PP时经常采用滑石粉填充。滑石粉填充PP的尺寸稳定性好于碳酸钙填充PP，因此用途更为广泛，在汽车、家电等领域得到了大量应用。

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