纳米碳酸钙的补强填充原理

- 2019-08-20-

  无机填料的性能主要受化学组成和物理性能的影响。具有补强效果的填料,其主要特征体现在粒子大小、聚集状态和表面活性方面。从粒子大小看,纳米碳酸钙的粒子比普通碳酸钙更微细。随着粒子的微细化,填料粒子表面的原子数目占整个粒子甚原子数目的比例增大,使粒子表面的电子结构和晶体结构都发生变化,到了纳术级水平,填料粒子将成为有限个原子的集合体,表现出常规粒子所没有的表面效应和小尺寸效应,使纳米材料具有一系列优良的理化性能。这种由量到质的变化,最明显、撮有代表性地体现在比表面积和表面能的变化上。参照白木羲一先生的方法,设某一碳酸钙的密度为2.6Mg·m~,均由正方形粒子组成,lcm体积计算,不同尺寸碳酸钙粒子的比表面积和表面能对比结果。得出,粒子愈小,单位质量比表面积越大,纳米粒子的 比表面积(1~100nm)比普通粒子(1~100iq)大得多,故增大F填料与聚合物基质的接触面积,为形成物理缠结提供了保证。从表面活性的角度看,一方面,由f碳酸钙是亲水性的惰性粉体,表面不存在能与橡胶等高聚物起化学结合作用的活性基团;另一方面,粒子微细化相应增大了表面能,从而增大了纳米粒子附聚生成二次结掏的可能性,使混炼的能耗加大,分散困难。因此,纳米碳酸钙必须作相应的表面活化处理,降低表面能,增加表面活性基,提高与聚合物界面的湿润性及与聚合物的相互作用,达 到改善分散、混炼加工工艺和提高物理生能的目的。从纳米碳酸钙粒子的聚集状态看有部分纳米粒子形成『链状结构·它属f

一次结构。这种结构越多,填料的结构化水平越高,与聚合物生成物理缠结的能力愈大。另外,填料的酸碱性也是填料表面化学 活性的一种反映,可影响胶料的硫化速度和物理性能。由上述几个方面的分析可知,从无机填料优化的角度看,金磊钙业系列纳 米碳酸钙确是一种优化材料_3I,既具有困粒子微细和链状结构而生成的物理缠结作用,又具有由于表面活性而引起的化学结合作用.在聚合物中填充表现出良好的补强效果。