高组分纳米碳酸钙填充聚丙烯及增韧机理

采用工业级的纳米碳酸钙（nano-CaCO3）,通过双螺杆挤出机制备了一系列nano-CaCO3填充的聚丙烯（PP）复合材料。力学性能实验表明,高组分nano-CaCO3填充PP复合材料的拉伸强度略有下降,而弯曲模量有较大提高;nano-CaCO3在低组分时对PP没有明显的增韧效果,但在20~40phr时对PP都有较好的增韧效果。当填充40phr时,其CHARPY冲击强度达到17.0kJ/m2。通过偏光显微镜（POM）、差示扫描量热仪（DSC）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等研究了高含量nano-CaCO3对复合材料结晶的影响。POM观察表明nano-CaCO3使PP的球晶尺寸变小;DSC和XRD研究表明复合材料从单纯的α晶型向α和β晶型共同存在转变,并且结晶峰温升高了约7.0℃（8#样）,结晶度增加到62.7%;SEM观察表明PP/高组分nano-CaCO3复合材料内仅有少量的银纹-剪切带和刚性粒子脱粘。但有大量120~300nm的孔洞,估计原因是较蓬松的纳米碳酸钙粒子之间含有大量的微小气体,在加工剪切后保留于复合材料内,形成一种带亚微米级孔洞的复合材料。这些孔洞最有可能是导致材料韧性大幅度上升的主要原因。