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《中国海洋大学》 2010年
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湿法改性CaCO_3填充LDPE的研究

李朗晨  
【摘要】:本文采用表面化学湿法改性,在水和正丁醇的混合溶剂体系下,以轻质碳酸钙为主要原料,分别以单一的铝酸酯偶联剂及复合改性剂(铝酸酯偶联剂+硬脂酸)对碳酸钙进行表面改性,探讨了改性工艺条件对改性效果的影响,并对改性前后碳酸钙进行了粘度、活化度、红外(IR)和差热热重(DTA/TG)分析测试,测试结果表明,改性碳酸钙亲油性得到改善,再将其填充于低密度聚乙烯中进行机械性能分析,研究如下: 1、以铝酸酯偶联剂为改性剂对碳酸钙表面进行改性,采用参数优化实验设计方法探讨了改性温度、时间、搅拌速度、铝酸酯偶联剂用量以及正丁醇含量对碳酸钙表面改性效果的影响,得到了在水和正丁醇的混合溶剂体系下,铝酸酯偶联剂改性碳酸钙的最佳条件为:改性温度110℃,改性时间30min,搅拌速度650r/min,铝酸酯偶联剂用量1.2wt%,正丁醇含量20v%。相比较而言,五个工艺参数中铝酸酯用量和正丁醇含量的影响最为明显。在此条件下得到的碳酸钙与水的接触角可达到134.5°。体系粘度和活化指数测试结果表明改性后碳酸钙表面由亲水性变成了疏水性。IR和DTA/TA分析结果表明碳酸钙与改性剂之间吸附牢固,并可能存在化学吸附。 将改性的碳酸钙按不同比例加入到低密度聚乙烯中经过一、二次塑炼,制成碳酸钙填充聚乙烯材料的样条,测量材料的力学性能。结果表明,随着改性碳酸钙添加量的增加,材料的拉伸强度和屈服强度基本保持稳定,断裂伸长率和熔融速率下降,而拉伸模量,邵氏硬度,弯曲模量和弯曲强度均有所提高,即随着改性碳酸钙添加量的增加,聚乙烯材料的强度、硬度和加工性能都得到相应的改善,而韧性则下降。其中,改性碳酸钙最佳填充量为20wt%。 2、以铝酸酯偶联剂和硬脂酸作为复合改性剂对碳酸钙进行表面改性,通过改变反应温度,搅拌速度,铝酸酯偶联剂含量及硬脂酸含量,以与水的润湿接触角为控制指标,按照正交实验法设计实验,目的在于探讨碳酸钙的改性工艺参数,得出了制备改性碳酸钙的最佳条件是:铝酸酯偶联剂含量为1.0wt%,硬脂酸含量为0.8wt%,搅拌速度为650r/min,反应温度为100℃。在四个影响因子中铝酸酯含量影响最大,其次为搅拌速度和硬脂酸含量,反应温度影响最小。采用此条件制备出改性碳酸钙,测得其与水的接触角可达136.5°,其活化度和粘度结果表明,改性后碳酸钙表面性质由亲水性变为了疏水性;IR分析表明改性剂与碳酸钙之间存在一定的化学吸附。 将最佳改性条件下得到的碳酸钙按不同比例加入到低密度聚乙烯中经过一二次塑炼,制成碳酸钙填充聚乙烯材料样条,材料的力学性能结果表明,随着碳酸钙填充量的增加,材料的各种力学性能变化趋势与经过铝酸酯偶联剂改性的碳酸钙填充聚乙烯材料相似,性能略微提高。最佳填充量亦为20wt%。而在碳酸钙填充聚乙烯材料中,添加一定量的弹性体EVA后,材料的强度、硬度、韧性和加工性能都能得到很好的改善。扫描电镜结果表明,加入改性碳酸钙后,材料的韧性要明显好于直接加入未改性碳酸钙的聚乙烯材料。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB332

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【引证文献】
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