Page 25 - 《橡塑技术与装备》2021年6期（3月下半月 塑料）

理论与研究 张丽华·纳米核壳粒子 CaCO 3 /PMMA 增强聚丙烯复合材料的性能研究

纳米核壳粒子 CaCO /PMMA 增强
3
聚丙烯复合材料的性能研究

张丽华
( 成都理工大学工程技术学院 , 四川 成都 614000)

摘要： 采用雾化微乳液法成功制备 10~100 nm 范围的纳米碳酸钙（纳米 -CaCO 3 ） / 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）纳米核壳粒子。
聚合物以乙烯基三乙氧基硅烷作为偶联剂接枝到纳米 -CaCO 3 表面，通过透射电子显微镜（TEM）、傅里叶红外变换光谱（FTIR）
和 X- 射线衍射证实了纳米 -CaCO 3 包裹了 PMMA，表明纳米 -CaCO 3 粒子与 PMMA 存在良好的相互作用，这意味着聚合物通
过偶联剂的连接成功接枝到纳米 -CaCO 3 表面。不同含量（0.1%~1%）的纳米 -CaCO 3 /PMMA 通过布拉本德黏土塑性测定仪与
聚丙烯混合。纳米 -CaCO 3 接枝 PMMA 的明显提高了纳米 -CaCO 3 在 PP 基体中的分散性，提高了（纳米 -CaCO 3 /PMMA）/PP
复合物的热性能、流变性和机械性能。扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）显示，纳米 -CaCO 3 粒子通过 PMMA
壳在 PP 基体中分散性良好。
关键词 ： 核壳纳米粒子 ；雾化微乳液 ；热性能 ；流变性能 ；机械性能
中图分类号 ： TQ325.7 文章编号 ： 1009-797X(2020)06-0007-08
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2020.06.002

核 / 壳纳米结构材料是由核结构和壳层组成，它 迁移出来，随后复合材料的机械和物理性能都不是所
可能各种材料形成，包括聚合物、无机固体和金属， 期望的。因此，填充物表面处理的新技术破在眉睫。
这些材料被广泛应用到这些领域，即绘画、化妆品、 最近，在提出的原位聚合中，CaCO 3 纳米粒子可以被
涂料、胶黏剂、电子工业、橡胶 / 塑料增强剂和生物 适合的聚合物包裹。在无机表面的聚合物层降低了粒
化学，因为这些材料的综合性能要比对应的单一成份 子表面能，提高了粒子的分散性和界面的黏附力。从
好。这个领域的主要目的是通过分子或纳米级的增强 而增强了最终才材料的机械性能、韧性和耐热性。采
来提高聚合物的热性能、机械性能和流变性能，如耐 用逐步乳液聚合法这种特殊方法合成核壳粒子已被普
热性、韧性、硬度和熔融黏度。在 1958 年，纳米核 遍使用了。在乳液中，第一步制备核粒子，第二部制
壳粒子被首次引进作为聚氯乙烯（PVC）的商业改性 备壳聚合物。在这种方法中，就和粒子用作 “ 种子粒
剂，核壳粒子改性剂的尺寸在加工过程中是固定的， 子 ”，表面包裹聚合物。
在基体中的分散也保持不变。核壳纳米粒子作为改性 最近采用改性微乳液过程和雾化微乳液过程合成
剂被广泛运用到大量的聚合物中，如聚碳酸酯（PC）、 了聚苯乙烯（nPS）和聚甲基丙烯酸甲酯（nPMMA）
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚对苯二甲酸丁二酯 纳米粒子，将单独的 nPS 和 nPMMA 与聚丙烯（PP）
（PBT）和 PVC。 和线性低密度聚乙烯（LLDPE）共混来研究他们的流
报道了各种纳米填充物，包括蒙脱土、碳酸钙、 变性能、热性能和机械性能。在我们初期的工作中，
氧化铝和二氧化硅。碳酸钙（CaCO 3 ）是作为形成珊瑚、 我们利用雾化微乳液聚合成功制备了以 CaCO 3 为核、
珍珠、软体动物、鸡蛋壳和节肢动物骨骼最丰富的矿 PS 为壳的纳米碳酸钙（纳米 -CaCO 3 ）/PS 核壳粒子，
产之一。工业中，它也已经被用作复合材料的填充物， 并与 PP 基体共混。目前的工作是前期工作的一个延
比如塑料、绘画中的辅助颜料和纸张涂料分散体。在 展，通过使用雾化微乳液的方法开发一种有效的方法
这些应用中，CaCO 3 与其他成分机械共混成最终材料。
传统上，低分子偶联剂或表面活性剂处理填充物表面 作者简介 ：张丽华 (1981-)，女，博士研究生，教授，现
从事电子信息材料研究工作。
是合理有效的。然而，低分子量化合物容易从交界面
收稿日期 ：2021-01-07

2021 第 47 卷 ·7·
年