環(huán)氧樹脂專用碳酸鈣晶須制備與濕法表面改性及其對力學(xué)性能的影響.pdf

1、碳酸鈣是重要的無機(jī)填料之一。被廣泛應(yīng)用于涂料、膠黏劑、航空航天、工程塑料等領(lǐng)域。碳酸鈣作為填料不但起到降低生產(chǎn)成本的作用，碳酸鈣晶須還可以顯著提升材料的加工及綜合力學(xué)性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文采用新型間歇鼓泡反應(yīng)器，通過調(diào)節(jié)優(yōu)化反應(yīng)工藝條件，成功制備出分布均勻，長徑比高的碳酸鈣晶須，并對所得的晶須分別進(jìn)行硬脂酸和鋁酸酯偶聯(lián)劑濕法表面改性，最后將改性后晶須添加到環(huán)氧樹脂中，探究對其力學(xué)性能的影響。
　　以MgCl2為

2、碳化反應(yīng)的晶型控制劑，主要探究Ca(OH)2漿料液初始濃度、機(jī)械攪拌速率、碳化反應(yīng)溫度、鎂鈣離子濃度比、CO2通氣速率對晶須合成的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在CO2通氣速率為100mL·min-1、機(jī)械攪拌速率為200r·min-1、控制碳化反應(yīng)體系漿料液濃度為0.1mol·L-1、鎂鈣離子濃度比為1.2的條件下。可以制得制備得到長徑比約為25的晶須碳酸鈣樣品。碳酸鈣晶須的形貌規(guī)整、表面光潔度高。以硬脂酸和鋁酸酯偶聯(lián)劑為改性劑對碳酸鈣晶須進(jìn)行濕法

3、表面改性?？疾旄男詣┨砑恿?、改性時(shí)間、改性溫度、機(jī)械攪拌速率對改性效果的影響。并以接觸角、活化指數(shù)和吸油值來表征改性效果。
　　研究結(jié)果表明，硬脂酸在添加量為4.5％(w/w)，改性溫度為70℃，改性時(shí)間30min，機(jī)械攪拌速率為500r·min-1的條件下效果最佳;鋁酸酯偶聯(lián)劑在添加量為3.5％，改性溫度為90℃，改性時(shí)間45min，機(jī)械攪拌速率為700r·min-1的條件下效果最佳。硬脂酸改性碳酸鈣晶須的接觸角為141°，鋁酸

4、酯硬脂酸改性碳酸鈣晶須的接觸角為122°，改性后的紅外光譜圖表明:碳酸鈣與改性劑分子是以化學(xué)鍵的形式結(jié)合，這有利于增強(qiáng)碳酸鈣與有機(jī)物的融合，提高材料的力學(xué)性能。
　　將改性后的碳酸鈣晶須添加到環(huán)氧樹脂中，探究晶須添加量和碳酸鈣形貌對環(huán)氧樹脂的補(bǔ)強(qiáng)效果。實(shí)驗(yàn)表明:與環(huán)氧樹脂空白樣相比，經(jīng)硬脂酸表面處理的碳酸鈣晶須可使復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度增大40.63％，彎曲強(qiáng)度增大55.12％，壓縮強(qiáng)度增大43.75％，無缺口沖擊強(qiáng)度增大65.78％

5、;經(jīng)鋁酸酯表面處理的碳酸鈣晶須可使復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度增大48.71％，彎曲強(qiáng)度增大53.10％，壓縮強(qiáng)度增大51.55％，無缺口沖擊強(qiáng)度增大71.04％。
　　對環(huán)氧樹脂的材料斷面掃描電鏡圖研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)表面改性的環(huán)氧樹脂碳酸鈣復(fù)合材料斷面粗糙，表面存在錯(cuò)綜復(fù)雜的銀紋，樹脂基體上出現(xiàn)明顯的突起和位移，發(fā)生了大面積的塑形變形，從而吸收了大量的沖擊能，增強(qiáng)了整個(gè)材料的柔韌性。
　　本研究制備的碳酸鈣晶須對環(huán)氧樹脂等高分子材料的加工