摘要：本文通過對無機納米粒子的表面進行力化學改性，利用熔融共混的方法制備了聚氯乙烯／無機納米粒子復合材料。研究了納米CaCO_3、納米SiO_2填充聚氯乙烯復合材料中納米粒子的處理方式、處理時間、無機納米粒子含量和粒徑對納米粒子在基體樹脂中的分散形態(tài)和界面相互作用的影響及其對復合體系的形態(tài)結(jié)構、力學性能、熱性能、阻燃性能以及流變性能的影響；并對納米粒子在復合材料中的增韌增強機理進行了初步探索。 SEM、TEM、Molau測試和力學性能測試表明：未處理納米粒子分子間相互作用力大，易團聚成較大的顆粒，在基體中的分散效果不好，界面粘結(jié)強度低，不能有效地對聚氯乙烯樹脂進行增強增韌。偶聯(lián)劑處理雖能對復合體系的界面粘結(jié)強度有所改善，對體系有一定的增強作用，但不能有效地解決無機納米粒子的聚集問題。聚氯乙烯基體樹脂與納米粒子共振磨時，PVC大分子鏈斷裂產(chǎn)生的大分子自由基與表面活化的無機納米粒子之間產(chǎn)生化學鍵合和物理吸附，有效地實現(xiàn)了無機納米粒子在聚氯乙烯樹脂中的良好分散，界面粘結(jié)強度增強，使復合體系取得較好的增強增韌效果。 振磨處理時間對復合體系的綜合力學性能有較大的影響，納米SiO_2共混體系的振磨處理時間為6小時，納米CaCO_3的振磨處理時間為4小時，此時PVC／SiO_2和PVC／CaCO_3納米復合材料的拉伸強度、斷裂伸長率和抗沖擊強度達到極大值。與純PVC相比，振磨處理的納米SiO_2和納米CaCO_3的添加量為3phr和8phr時，復合體系的沖擊強度分別提高181％和235％，拉伸強度也有提高。納米SiO_2對復合體系的增強效果好于納米CaCO_3，而增韌效果略小于納米CaCO_3。 拉伸試樣和沖擊斷面掃描電鏡照片顯示：未經(jīng)力化學處理填充復合體系中，納米粒子以較大的聚集體存在，在應力作用下以界面脫粘為主要增韌途徑；而 摘要 振磨處理體系中納米粒子分散均勻，粒徑較小，振磨過程中產(chǎn)生的物理吸附與 化學鍵合形成較強的界面粘結(jié)，在應力作用下，產(chǎn)生界面脫粘與誘導剪切帶和 銀紋產(chǎn)生，納米粒子外層的大分子產(chǎn)生大的塑性變形，吸收大量的能量;同時， 界面層體積分數(shù)增加，界面層能有效地傳遞應力，復合體系的強度和韌性得到 提高。 與未處理和經(jīng)偶聯(lián)劑處理的納米粒子填充PVC體系相比，經(jīng)力化學處理的 納米粒子填充PVC體系的儲能模量、損耗模量、彎曲模量、彎曲強度、極限氧 指數(shù)、玻璃化溫度和熱穩(wěn)定均得到明顯改善。經(jīng)振磨處理的納米CaC仇替代彈 性體增韌劑CPE制得的PVC異型材的拉伸強度提高了gMPa，模量提高，尺寸穩(wěn) 定性得到改善。為高強度高韌性PVC化學建材專用料的開發(fā)提供了理論依據(jù)。收起

關鍵詞：納米CaCO_3 納米SiO_2 PVC 增強增韌 力化學

DOI： 10.7666/d.y532773