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纳米碳酸钙在塑料中的应用

来源:www.czrxgy.com发表时间:2017-07-04

   纳米技术和纳米塑料是近年来非常活跃而同时又屡遭非议的领域。标有纳米字样的研究成果及产品到处可见,其中不乏真识卓见,也有一些工业化的产品进入市场,但心存疑虑的大有人在。从产业化的角度看,要在经济合理的前提下其性价比明显提高,即可认定有其产业化的价值;而从学术的角度看,纳米仅仅是一个长度的度量单位,具有纳米尺度的(通常公认三维方向至少有一个方向的长度小于100nm)颗粒能否均匀地、互不粘连地分散在塑料基体中,是判断能否称之为纳米塑料的关键。因为只有当纳米尺度的颗粒像海岛一样分布在基体塑料的汪洋大海之中时,纳米技术的小尺寸效应、大比表面效应和量子化效应才能真正体现出来,从而带来材料性能质的飞跃,而不是仅仅得到一些提高和改善。
   例如含有4.2%蒙脱土的尼龙6,较之纯尼龙6其拉伸强度提高50%,模量提高100%,而冲击强度基本不变,同时热变形温度提高近90℃,透明性增加,吸水性下降。微观观察此种尼龙可知:蒙脱土颗粒确实是以纳米尺度的碎片分散在尼龙6基体中,而且呈全剥离型,即形成了真正意义上的纳米塑料。
    首先要强调指出的是蒙脱土是一种层状硅酸盐,但并不是添加到塑料中就成为纳米塑料。如果蒙脱土始终保持着原来的结构,层间距不变,仅仅以细小颗粒的形式分散在基体塑料中,其颗粒尺寸仍然在微米级范畴,那得到的只是传统意义上的填充改性材料,不能称之为纳米塑料。如果聚合物分子已经插入到蒙脱土结构片层层间,并使其间距增大,但叠层的结构仍然保持着(插层型复合),此时复合材料的性能将会有所改进,但幅度不会太太,也不能称之为纳米塑料。只有蒙脱土的叠层结构被完全打破,约1nm大小的硅酸盐碎片无规则而又均匀地分散到聚合物基体中,分散相具有极小的尺寸和极大的比表面积(剥离型复合),才是我们所希望达到的目标。
   不可否认纳米碳酸钙在生产过程中某一时刻,其粒子大小确实处于十几到几十nm的范畴,但在随后的脱水、干燥过程中,这些原生粒子又团聚起来,作为商品到我们用户手里实际上是这些团聚体,利用现有粉体表面处理设备、处理剂以及后续的混炼设备都不可能将团聚体打散,从而不可能得到真正的纳米碳酸钙改性的纳米塑料。
   近年来,围绕着塑料用纳米碳酸钙及其在基体中分散问题有大量的研究成果,例如四川大学将湿法研磨、高速(4000转/分)混合、超声波振荡、震动磨等方法和设备引入纳米碳酸钙的处理过程,宝鸡云鹏塑料科技有限公司自行研制成功新型解聚剂,将处于高速运动状态的纳米碳酸钙团聚颗粒解聚瞬间加以表面包覆,都有助于部分团聚在一起的纳米碳酸钙以纳米尺度分散在基体塑料中,而且填充塑料的性能比传统办法处理的碳酸钙都有明显提高,做出了十分有价值的尝试。

  

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