【正文】 n,B Puk225。隨著研究開發(fā)的深入，尤其無機(jī)納米粒子增韌表現(xiàn)出了更優(yōu)異的綜 合性能，如高強(qiáng)度、低吸濕性、高尺寸穩(wěn)定性、良好的阻隔性等，使得 PVC復(fù)合材料可以向性能要求更高的領(lǐng)域發(fā)展，這將帶來一系列材料和制品的革新 ,為人們的日常生活提供更多的便利 。 展望： 在增韌體系中加入納米碳酸鈣剛性粒子，既能保持基體本身優(yōu)異性能，又賦予 PVC復(fù)合材料良好的力學(xué)性能。我的建議如下： 學(xué)校應(yīng)該多安排我們?nèi)スS實(shí)習(xí)，使我們了解化工生產(chǎn)的組織形式、工藝流程、技術(shù)方法及管理方式等，增強(qiáng)學(xué)習(xí)； 老師應(yīng)對(duì)各組給一些建設(shè)性的意見和指導(dǎo)，網(wǎng)絡(luò)知識(shí)繁多且雜亂，我們的專業(yè)知識(shí)畢竟有限，容易把握不住方向和受到錯(cuò)誤信息干擾； 平時(shí)的理論學(xué)習(xí)中老師可以增加配方設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，增加趣味性學(xué)習(xí)豐富大家的眼界。因此，無機(jī)納米顆粒改性聚氯乙烯具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。和納米碳酸鈣顆粒協(xié)同增韌 PVC 復(fù)合材料時(shí)， PVC 復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度不僅可以得到大幅度的提高。但由于聚氯乙烯存在沖擊性能差 、熱穩(wěn)定性和加工性能不佳等問題，尤其是低溫沖擊性能特別差，必須對(duì)其進(jìn)行增韌改性。聚氯乙烯是第二大通用塑料，因其具有價(jià)格低，阻燃，耐溶劑，化學(xué)穩(wěn)定性好，優(yōu)良的絕緣，耐磨，耐老化等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于建材農(nóng)業(yè)、輕工、電力、包裝、醫(yī)療、公工事業(yè)、日常生活等領(lǐng)域。在本次實(shí)訓(xùn)中，自己收獲最大、感受最深的是如何針對(duì)所選方向進(jìn)行配方設(shè)計(jì)和優(yōu)化，通過查閱文獻(xiàn)和討論激發(fā)了我們學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)手能力，我覺得這樣的實(shí)訓(xùn)是具有針對(duì)性的、有實(shí)效性的，符合化 學(xué)教學(xué)實(shí)際。我們深刻意識(shí)到團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性，也認(rèn)識(shí)到，在實(shí)踐之前，并不是簡單的實(shí)驗(yàn)，而是需要有一定的理論知識(shí)，所以我們?cè)谶@一過程也學(xué)會(huì)了如何去查找并發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有材料的不足之處，并且讓我們懂得首先從理論上應(yīng)如何去改進(jìn)。 不同含量 CPE 和納米 CaCO3 的正交試驗(yàn)及對(duì)應(yīng)力學(xué)性能表 試驗(yàn)次數(shù) CPE 納米 CaCO3 拉伸強(qiáng)度 /MPa 沖擊強(qiáng)度 /MPa 1 8 10 2 9 12 3 10 16 4 11 18 5 12 20 從表中的數(shù)據(jù)可知， CPE 和 納米 CaCO3含量分別為 16 份時(shí)拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度最佳。 從圖 5 和圖 6 可知， PVC 韌性主要取決于 CaCO3的含量、粒徑和粒間距。但，從圖 4 可以得出，這時(shí)的拉伸強(qiáng)度并是不在最大值處，而是在CaCO3為 0～ 10 之間。因此只考慮其變化量即可。圖 5 和圖6 表明微米和亞微米 CaCO3顆粒對(duì) PVC 基體沒有增韌效果，而納米 CaCO3顆?？梢院芎玫靥岣?PVC 復(fù)合材料的韌性。而不同粒徑的 CaCO3顆粒填充 PVC 復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度的差異反映了不同粒度 CaCO3顆粒和基體界面作用的差異。無機(jī)顆粒填充復(fù)合材料的拉伸性能主要決定于填料的含量及界面粘結(jié)強(qiáng)度。納米 CaCO3顆?？梢院芎玫卦鲰g PVC 復(fù)合材料 ,而微米和亞微米 CaCO3 顆粒對(duì) PVC 復(fù)合材料沒有增韌作用。各 PVC 復(fù)合體系樣品的沖擊強(qiáng)度見上圖。納米級(jí) CaCO3用量一定 ,CPE的用量增大 ,PVC/CPE復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度也下降。這可能 是 CPE在 PVC中呈網(wǎng)狀分散 ,PVC復(fù)合材料在受到外力沖擊時(shí) ,納米級(jí) CaCO3剛性粒子將接受的沖擊能分散 ,再將沖擊能傳遞給韌性網(wǎng)絡(luò) CPE,使 CPE分子產(chǎn)生屈服形變而消耗更大沖擊能。因此 ,納米級(jí) CaCO3對(duì) PVC/CPE復(fù)合材料的增韌與基體的韌性有關(guān) ,納米級(jí) CaCO3和 CPE具有協(xié)同增韌作用。說明納米級(jí) CaCO3對(duì) PVC/CPE復(fù)合材料具有顯著的增韌作用?？梢?CPE 和納米 CaCO3顆粒協(xié)同增韌 PVC 復(fù)合材料時(shí)， PVC 復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度可以得到大幅度的提高。隨著 CPE 添加量的增加， PVC 復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度下降而沖擊強(qiáng)度增加。 母粒中 CPE 的用量對(duì)力學(xué)性能的影響 圖 2 為不同 CPE/PVC 質(zhì)量比時(shí)，納米 CaCO3顆粒增韌 CPE/PVC 體系的力學(xué)性能。粒子在共混物中作為應(yīng)力集中 中心，吸收大量的沖擊能，使得沖擊強(qiáng)度提高。 增韌 PVC 的力學(xué)性能 從表格中可以看出，改性后的 PVC 拉伸強(qiáng)度雖然有所降低，但沖擊強(qiáng)度得到了大幅度的提高，材料的綜合力學(xué)性能得到了顯著改善， PVC 的增韌效果明顯，應(yīng)用范圍得到了擴(kuò)展。在不添加 CPE 時(shí) ，納米 CaCO3/PVC 的質(zhì)量比為 10/100 時(shí)復(fù)合材料體系平衡轉(zhuǎn)矩最低；當(dāng)加入占 PVC 樹脂量 4%(ω )的 CPE 后，納米 CaCO3/PVC 的質(zhì)量比為 5/100 時(shí)，體系的平衡轉(zhuǎn)矩最低。由于納米 CaCO3表面覆蓋了長鏈烴基，其與 PVC/CPE 體系的作用比較弱，所以復(fù)合體系分子間作用力減小，復(fù)合材料體系粘度下降，導(dǎo)致復(fù)合體系的平衡轉(zhuǎn)矩變小。從圖可以發(fā)現(xiàn)， PVC復(fù)合材料體系平衡轉(zhuǎn)矩隨著納米 CaCO3填充量的增加先減小后增大。 性能指標(biāo)測(cè)試 沖擊性能測(cè)定按照 GB/T 164201996，制備 80mm 10mm 2mm的無缺口試樣，試樣測(cè)試選擇的跨度為 40mm，采用承德精密試驗(yàn)機(jī)有限公司產(chǎn) JC25簡支梁沖擊試驗(yàn)機(jī)測(cè)試，選取 3號(hào)擺錘；拉伸性能測(cè)定按照國標(biāo) GB/T 104392制啞鈴型試樣，采用深圳瑞格爾RGM30A型電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)試，拉伸速率設(shè)定為 10mm/min，標(biāo)距為 25cm，測(cè)試試樣的拉伸性能。 試樣制備 9 將改性 PVC 粒料進(jìn)行干燥處理以除去水分，干燥溫度為 8090℃，干燥時(shí)間為 4— 5 h。造粒流程為：將物料進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)加熱熔化，在旋轉(zhuǎn)螺桿的推力下熔料從口模被擠出，經(jīng)熱切裝置熱切后被鼓風(fēng)通過輸送管道輸出。 塑煉 稱量各種加工助劑，先將 PVC投入高速捏合機(jī)進(jìn)行高速混合至物料約 60℃，依次加入熱穩(wěn)定劑、母料，及其它助劑，繼續(xù)高速攪拌物料至 90℃，加入各種潤滑劑，再繼續(xù)高速攪拌至 120℃，而后進(jìn)入攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌降溫至 40℃以下即可出料。 母料制備 準(zhǔn)確稱取 CPE、改性的 CaCO3,經(jīng)預(yù)混合、熔融共混制備母料，將制得的大塊母料用顎式粉碎機(jī)粉碎，然后再用剪切式粉碎機(jī)徹底粉碎。解決這兩個(gè)問題的關(guān)鍵在于對(duì)納米碳酸鈣進(jìn)行表面改性 ,使其表面能減小 ,增加親油性 ,改進(jìn)其在基質(zhì)中的分散性和 分散穩(wěn)定性 ,從而增加與高聚物的相容性 ,使其由一般的“增量劑”填料上升為“性能增強(qiáng)劑”和“功能填料”。 7 配方設(shè)計(jì)表 基體 PVC 100 份 熱穩(wěn) 定劑 三鹽基硫酸鉛 3 份 二鹽基硬脂酸鉛 4 份 增塑劑 DOP 4 份 光穩(wěn)定 劑 UVP 份 抗氧劑 雙酚 A 2 份 增韌劑 納米 CaCO3 10 份 增容劑 CPE 8 份 潤滑劑 氯化石蠟 份 工藝實(shí)施方案及流程 主要原料 PVC， SG5，陜西氯堿化工有限公司； CPE， 135，江蘇天滕化工有限公司； 鈦酸酯偶聯(lián)劑 ,南京曙光化工總廠 CaC03， 1250目，市售； 二鹽基硬酯酸鉛， VA． 1839，東馬棕櫚工業(yè)有限公司； 三鹽基硫酸鉛 ,市售 DOP，深圳市華昌化工 UVP，南通威宏化學(xué)科技有限公司 雙酚 A，青島富鑫化工有限公司 氯化石蠟，鄭 州市圣鑫化工有限公司 加工設(shè)備 顎式粉碎機(jī)、剪切式粉碎機(jī)、擠出造粒機(jī) 高速混合機(jī)， SHR． 100A，張家港市輕工機(jī)械廠； 開煉機(jī)， SK． 160B，上海橡膠機(jī)械廠； 壓力成型機(jī)， SL． 45，上海第一橡膠機(jī)械廠； 錐型雙螺桿擠出機(jī)， ,北汽福田公司 8 恒溫真空干燥器，中山凱旋真空技術(shù)公司 萬能制樣機(jī)， ZHYW，河北省承德試驗(yàn)機(jī)廠 流變儀 Bohlin Gemini HR nano 大昌華嘉商業(yè)（中國）有限公司 電子萬能材料試驗(yàn)機(jī) ,RGM30A型 ,深圳瑞格爾有限公司 簡支梁沖 擊試驗(yàn)機(jī) ,JC2,承德精密試驗(yàn)機(jī)有限公司 工藝流程 填料改性 → 母料制備 → 塑煉 → 制樣 納米 CaCO3改性 納米碳酸鈣屬無機(jī)粉體