钛酸酯偶联剂改性碳酸钙对PVC性能的影响

　　碳酸钙具有来源广、白度高、成分稳定以及绿色环保等优点，是聚氯乙烯（PVC）制品重要的无机改性填料。但碳酸钙作为一种无机矿物，其表面表现出极强的化学极性和亲水性能，与弱极性PVC基体相容性较差，并且高目数碳酸碳酸钙比表面能高，易在PVC基体中发生团聚，影响碳酸钙/PVC复合材料的综合性能和应用范围。

目前，有多种手段可以实现对碳酸钙表面的活化改性，包括机械力学活化、热活化、微波辅助改性及偶联剂表面改性。其中，偶联剂改性具有的操作简单、效率高的特点，受到越来越多的重视。

孙锋等采用钛酸酯偶联剂对碳酸钙进行表面改性，分析了偶联剂在碳酸钙表面改性的机理，并研究了其对PVC复合材料性能的影响，结果表明：

（1）钛酸酯偶联剂主要通过化学反应接枝改性碳酸钙表面，其烷氧基和碳酸钙表面羟基官能团缩合形成化学键，当使用量为1.5%时，活化指数在95%以上；

（2）钛酸酯偶联剂一端存在的烷氧基与碳酸钙表面亲水基团发生化学键合，另一端长烷基极性脂肪链与极性的PVC分子链发生相互缠结和形成弱氢键作用力，填充体和PVC基体相容性提高，使得复合材料力学性能、耐热性能、热稳定性能有显著提升；

（3）偶联剂改性可以进一步提高复合材料热稳定性。PVC连续相中的分散相碳酸钙可以阻止热分析过程中热解产物的热性流动和扩散，延缓了热分解区域的扩大和分子链的脱氯分裂。另外，耐热性高的碳酸钙可以阻止热传导效应，一定程度上降低了复合材料内部热分解温度的上升。在基体中的高分散性改性碳酸钙粒子，可以更好地阻隔热流的扩散和热传导；同时偶联剂的加入需要更高的分解温度才可以有效破坏复合材料强的界面层；

（4）改性碳酸钙和PVC基体相界面作用强烈，碳酸钙对PVC大分子链段运动限制作用更强，需要更高的温度才会导致PVC分子链段运动，维卡软化点温度升高；

（5）改性碳酸钙在PVC基体相中具有良好的分散性，界面相互作用强烈，可以阻止水分子向材料内部渗透，并且改性碳酸钙表面羟基个数减少，亲水能力减弱，疏能力增强，进一步降低了水分子的吸收和渗透作用。

资料来源：《孙锋,苗伟,马健,等.偶联剂改性对PVC/碳酸钙复合材料性能的影响[J].塑料工业,2021,49(05):128-133.》，由【粉体技术网】编辑整理，转载请注明出处！