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碳酸鈣資訊

納米碳酸鈣在汽車塑料的作用

2023-06-13
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  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,由于量子效應和表面效應,納米材料的物理、化學性能、電性能較微米級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合材料以來,納米復合材料以其的性能引起了人們的關注。目前納米材料的種類很多,就無機填料而言,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,價格便宜,在塑料改性中應用較多。據估計,發達1999年納米碳酸鈣在塑料制品中的消耗量達到了200KT,我國的用量較少,僅為12KT。

  聚丙烯由于綜合性能,獲得了廣泛的應用。但它的韌性不好,當把它用于汽車保險杠時,對其進行增韌改性。傳統的改性方法是用彈性體增韌,這種工藝已比較成熟。它的主要缺點是加工性能差,流動性能不好,成本較高。產品強度不好,而且要用大量的外匯進口彈性體。而用剛性的納米材料增韌聚丙烯,可在增韌的同時,提高聚丙烯的剛性和流動性,成本也不高,且不需要耗用外匯。

  剛性粒子增韌聚丙烯的機理是:由于剛性粒子的加入,使聚丙烯機體的應力集中發生了改變,將剛性粒子簡化為球形,那么在拉伸應力場中,變形的初始階段(界面脫粘前),基體對填料的作用力在兩為拉應力,在赤道上為壓應力,而在赤道附近,基體也會受到填料的壓力。剛性粒子的加入,使聚丙烯在受到沖擊時,在剛性粒子周圍產生了應力集中,易引起基體樹脂產生微開裂,吸收的變形功。同時剛性粒子的存在,使基體樹脂微裂紋的擴展受阻和鈍化,不至于發展成破壞性的開裂。但是由于碳酸鈣和聚丙烯的相容性不好,當碳酸鈣的粒徑較大(達到10微米以上時)時,它和聚丙烯的界面在受力時會脫粘,使微裂紋擴大為宏觀的裂紋,反而降低材料的韌性。有學者提出,許多通常在熔融狀態下不相容的物質組份,細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,表面有未結晶的非對稱原子,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%。當體系中含有適量的彈性體時,增加納米粒子的用量,材料的沖擊強度基本保持不變。

  (3) 在用于汽車保險杠時,基體樹脂選用8303,沖擊強度好,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,沖擊強度達到58KJ/㎡, 彎曲彈性模量1007MPa,彎曲強度為26.74MPa,熔體流動速率為7g/10min,拉伸強度為23MPa,伸長率為700%。滿足汽車保險杠對材料性能的要求。

  (5) 應用此方法制造汽車保險杠用材料,因沒有使用價格昂貴的、需要進口的彈性體,可以大幅度的降低生產成本,節約大量的外匯。具有廣闊的應用前景。預計其經濟壽命可達10年以上。

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