Page 116 - 《精细化工》2023年第5期
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·1036·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 40 卷

                 随着功能性高分子材料的迅速发展，聚乙烯                           晶度高 2.3%，说明 KH570 促进复合材料结晶的作用
            （PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）以及高密                         较为明显。
            度聚乙烯（HDPE）等塑料的生产工艺不断提高。其                               为此，本研究采用熔融共混挤出造粒工艺制备
            中，HDPE 由于具有优越的化学稳定性、耐磨性、                           了 HDPE/CSW 复合材料。先采用 KH570 对 CSW 进
            电绝缘性能及优异的机械强度等特殊性能，被广泛                             行表面改性，再与 HDPE 熔融共混，在增强 CSW 与
            应用于商品包装、建筑建材、医用塑料以及农业薄                             HDPE 的界面相容性的同时，降低 CSW 在 HDPE 基
                     [1]
            膜等领域 。但随着应用领域的增加，局限性也随                             体中的团聚现象，提高复合材料的机械加工性。然
            之显现，HDPE 在实际应用中具有脆性强、降解性                           后通过对 HDPE/CSW 复合材料进行力学性能、热失
            及耐候性差等缺陷         [2-3] 。有研究发现，利用价格低廉               重（TG）、差示扫描量热法（DSC）、结晶和降解动
            且性能优异的无机填料对 HDPE 进行填充改性可弥                          力学分析，研究不同含量的 CSW 对 HDPE/CSW 复
            足这些不足      [4-5] 。                                 合体系的力学性能、结晶性能与热稳定性能的影响，
                 硫酸钙晶须（CSW）是一种晶体结构近乎完美                         利用结晶模型和热降解模型探究复合体系的非等温
            的新型无机纳米填料，不仅成本低廉，而且具有优                             结晶动力学与热降解动力学。
            异的热稳定性、绝缘性、高拉伸强度和弹性模量，
            常用作增强高聚物的机械加工性及热稳定性等方面                             1   实验部分
                       [6]
                                [7]
            的优良填料 。MA 等 以 CSW 为增强材料，制备
                                                               1.1   材料、试剂与仪器
            了 CSW 增强石蜡（PA）/石膏复合材料。结果表明，
                                                                   5502LW 型高密度聚乙烯（HDPE），工业品，
            当 CSW 质量分数为 3.5%（以 CSW、PA 和石膏总
                                                               中石油化工股份有限公司茂名分公司；硫酸钙晶须
            质量为基准）时，CSW/PA/石膏复合材料的抗弯强
                                                               （CSW，长度 30~90 μm，直径 2~3 μm，有效质量
            度和抗压强度相比于 PA/石膏复合材料分别提高了
                                    [8]
            131%和 278%。刁梦娜等 利用超声改性处理过的                         分数为 99%），工业品，重庆名宏化工材料有限公司；
                                                               硅烷偶联剂（KH570，AR），康锦新材料科技有限
            CSW 制备了 PP/CSW 复合材料。结果表明，改性之
                                                               公司；无水乙醇（AR），阿拉丁试剂（上海）有限
            后的 CSW 可缩短 PP 的结晶时间，提升结晶速率。
                                                               公司。
            但随着无机材料改性 HDPE 越来越普遍，却无法同
                                                                   AK36 型双螺杆挤出机，南京科亚化工装备有
            时提高 HDPE 的力学性能、结晶性能和可加工性能。
                                                               限公司；YCT132-B 型注塑机，泰州市华泰调速电
            原因在于 HDPE 极性较弱，同时 CSW 具有较高的
                                                               机厂；TG209F3 型热失重分析仪（TG）、DSC214 型
            长径比，在制备 HDPE/CSW 复合材料时，CSW 常
            在 HDPE 内部团聚。如何进一步增强 CSW 在 HDPE                     差示扫描量热仪（DSC），德国耐驰公司；3365B1979
            内部的分散性，增强两者之间的界面相容性，保证                             型高分子材料拉伸机，美国英斯特朗公司；FEI
            良好的力学性能、结晶性能和可加工性能是目前研                             Quanta 250 型场发射扫描电子显微镜（SEM），美国
            究难题所在。                                             FEI 公司；SmartLab SE 型 X 射线衍射仪（XRD），
                 相关研究表明，硅烷偶联剂常用来提高无机填                          日本 Rigaku 公司。
            料的分散性，在无机材料与有机材料之间存在“桥                             1.2  HDPE/CSW 复合材料的制备
            梁”的作用      [9-11] 。杨学莉等  [12] 用 γ-氨丙基三乙氧基              通过熔融共混的方式制备 KH570 改性 HDPE/
            硅烷（KH550）改性的 CSW 与聚丁二酸丁二醇酯                         CSW 复合材料。将 1.2 kg CSW 和 2.8 kg HDPE 于
            （PBS）熔融共混制备 PBS/CSW 复合材料。研究发                       90  ℃分别干燥 4 h，然后将 40 g 硅烷偶联剂 KH570
            现，KH550 改性的 CSW 质量分数为 30%（以 PBS                    与无水乙醇按照质量比 1∶100 的比例配制混合溶
            和 CSW 总质量为基准）时，PBS/CSW 复合材料拉                       液 A，再将干燥处理的 1.2 kg 无水 CSW 放入混合溶
            伸强度和弯曲强度与纯 PBS 相比分别提升 22.1%和                       液 A 并充分搅拌，使 KH570 能充分吸附 CSW 表面，
            21.7%，力学性能有所提高是因为 KH550 表面处理                       随后放入鼓风干燥机中在 100  ℃下干燥 4 h，制得
            改善了 CSW 填料与 PBS 基体之间的界面相容性，                        改性 CSW，备用。称取改性 CSW 和 HDPE 总量为
            对 PBS/CSW 复合体系的机械性能、热稳定性和结                         800 g，按 HDPE 和 CSW 的质量比为 9∶1（CSW 质
            晶性能具有改善作用。杨小龙              [13] 利用硅烷偶联剂 γ-         量分数 10%）、8∶2（CSW 质量分数 20%）、7∶3
            甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）改性                           （CSW 质量分数 30%）、6∶4（CSW 质量分数 40%）、
            的氧化石墨烯（GO）作为无机填料，采用熔融共混                            5∶5（CSW 质量分数 50%）配制 5 份 HDPE 和改性
            方 法制备 出的 HDPE/GO 复合 材料 的结 晶 度 比                    CSW 的混合样品，进行充分搅拌，之后将 5 份混合
            KH550 处理的 GO 制备出的 HDPE/GO 复合材料的结                   体系置于双螺杆挤出机挤出造粒，制备出 5 组不同
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