，由具有良好的力學(xué)性能
、耐熱性和加工流動(dòng)性以及突出的應(yīng)力開裂性和耐磨性
，同時(shí)還具有較長(zhǎng)的彎曲疲勞壽命，優(yōu)異的成纖性和優(yōu)良的電性能
。但是
，聚丙烯低溫易脆化，對(duì)缺口較敏感
，成型收縮率大
、易老化而不能作為結(jié)構(gòu)材料使用，使其應(yīng)用受到一定的限制。因此
，通常需要通過(guò)共聚
、共混、填充
、增強(qiáng)等技術(shù)對(duì)聚丙烯進(jìn)行改性以提高其性能
。其中，對(duì)聚丙烯的填充增強(qiáng)改性是目前有發(fā)展前景
，應(yīng)用廣泛的改性方法
。
從填充礦物粉體填料補(bǔ)強(qiáng)聚丙烯的角度考慮，超微細(xì)(微納米)三水碳酸鎂
、堿式碳酸鎂
、無(wú)水碳酸鎂等碳酸鎂以及硅灰石粉體具有質(zhì)輕、密度小
、熱穩(wěn)定性高
、阻燃抑煙、無(wú)毒無(wú)污染
、制備原料來(lái)源廣泛
、價(jià)格低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，是一類重要的新型環(huán)境礦物材料
。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明
，這些填料可用作塑料
、涂料
、建材等高聚合物的補(bǔ)強(qiáng)劑、填充劑和阻燃劑等
，能起到增加體積
、降低成本的作用，在塑料
、橡膠
、涂料、醫(yī)藥
、食品
、分離和冶金等多領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用價(jià)值。
1微/納米水合碳酸鎂
微/納米水合碳酸鎂
，其分子式為3MgCO3·Mg(OH)2·3H2O
，外觀為白色粉末狀，是一種隨著納米材料的發(fā)展而誕生的一種新型高功能精細(xì)無(wú)機(jī)材料
。由于改性后的水合碳酸鎂具有不同于本體材料的熱
、光、電
、力學(xué)和化學(xué)性能
，被廣泛應(yīng)用于橡膠
、涂料、塑料
、造紙
、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域
。
2針狀硅灰石
硅灰石是天然的硅酸鈣(CaSiO3)
，通常呈針狀、放射狀
、纖維狀集合體
，主要成分為SiO2(50.9%)、CaO(46.9%)
、FeO(0.55%)
、Al2O3(0.25%)等。在硅灰石的結(jié)晶結(jié)構(gòu)中
，SiO4四面體鏈和CaO八面體柱沿b軸方向相連
，CaO八面體柱和SiO骨架連接形成的復(fù)合單鏈成為硅灰石結(jié)晶構(gòu)造的基本單元。
由于它具有特殊晶體形態(tài)
、高白度
、良好的介電性能和較高的耐熱性能等特性，因此硅灰石能夠被廣泛應(yīng)用于橡膠
、陶瓷
、塑料、涂料和造紙等領(lǐng)域
。
3碳酸鎂與硅灰石改性
碳酸鎂和硅灰石等無(wú)機(jī)粉體
，表面原子較多、表面能高
、極性強(qiáng)
，其表面性質(zhì)與非極性或弱極性的有機(jī)聚合物表面性質(zhì)差異較大，兩者相容性差
，因此直接用其作為聚合物的填料時(shí)
，容易導(dǎo)致復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度、延伸率等力學(xué)加工性能下降
。因此
，必須對(duì)填料進(jìn)行表面改性處理，改善其物理性能
，增強(qiáng)其與有機(jī)基體的相容性
，從而拓寬其應(yīng)用范圍。
關(guān)于無(wú)機(jī)粉體表面改性的理論主要有以下四種：化學(xué)鍵理論、表面浸潤(rùn)理論
、可變形層理論和約束層理論
。
(1)化學(xué)鍵理論認(rèn)為：偶聯(lián)劑含有兩種化學(xué)官能團(tuán)，一種可以與填料表面質(zhì)子形成化學(xué)鍵
，另一種與聚合物分子鍵合
，導(dǎo)致較強(qiáng)的界面結(jié)合，提高填充復(fù)合材料的力學(xué)性能
。
(2)表面浸潤(rùn)理論認(rèn)為：高分子基體對(duì)填料的良好浸潤(rùn)性對(duì)復(fù)合材料的性能有重大影響
。如果能將填料完全浸潤(rùn)，那么樹脂對(duì)高能表面的物理吸附將提供高于有機(jī)樹脂內(nèi)聚強(qiáng)度的粘接強(qiáng)度
。
(3)可變形層理論認(rèn)為：偶聯(lián)劑改性填料表面可能擇優(yōu)成為吸附樹脂中的配合劑
，相間區(qū)域的不均衡固化可能導(dǎo)致一個(gè)比偶聯(lián)劑在聚合物與填料之間的單分子層厚得多的柔樹脂層，即變形層
。它能松弛界面應(yīng)力
，防止界面裂縫的擴(kuò)展，從而改善界面的結(jié)合強(qiáng)度
。
(4)約束層理論認(rèn)為：在高模量粉體和低模量樹脂之間的界面區(qū)域
，若其模量在兩者之間，則可均勻地傳遞應(yīng)力
。
4改性碳酸鎂在聚丙烯(PP)中的應(yīng)用
(1)聚丙烯(PP)/輕質(zhì)碳酸鎂復(fù)合材料增韌
楊柏林等采用熔融共混法制備了聚丙烯(PP)/輕質(zhì)碳酸鎂復(fù)合材料
。研究發(fā)現(xiàn)，二者復(fù)合后
，復(fù)合體系的結(jié)晶度減小
，沖擊強(qiáng)度降低，產(chǎn)生了β球晶
，使得復(fù)合體系的韌性增強(qiáng)
。
(2)氫氧化鋁和碳酸鎂復(fù)配用于聚乙烯阻燃材料
李建新等將氫氧化鋁和碳酸鎂復(fù)配添加到線性低密度聚乙烯中
，使體系阻燃的溫度范圍變寬
，當(dāng)添加量為50%，氫氧化鋁和碳酸鎂的比例為4:1時(shí)
，體系的氧指數(shù)為26
，優(yōu)于單獨(dú)使用氫氧化鋁的情形。此外
，堿式碳酸鎂分解溫度為200~550℃
，該范圍大于氫氧化鐵和氫氧化鋁的分解溫度范圍。當(dāng)復(fù)合材料燃燒時(shí)
，堿式碳酸鎂能分解吸熱
，釋放出結(jié)晶水和CO2，阻止燃燒的進(jìn)行。
5改性硅灰石在聚丙烯(PP)中應(yīng)用
共聚物接枝改性PP/硅灰石復(fù)合材料提高機(jī)械性能
通過(guò)相容劑甲基丙烯酸丁酯和苯乙烯-丙烯酸丁酯-馬來(lái)酸酐共聚物接枝改性聚丙烯(PPSBM)來(lái)改善PP/硅灰石復(fù)合材料的力學(xué)性能
，PP/硅灰石復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度
、硬度、延伸率和抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)
。隨著PP-SBM含量的增加
，PP-SBM與改性硅灰石發(fā)生的增容反應(yīng)可以極大提高硅灰石與柔性界面的相容性，當(dāng)PP-SBM質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時(shí)
，PP/硅灰石復(fù)合材料的力學(xué)性能
、拉伸性能和抗沖擊性能均優(yōu)。
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