纯PVC材料由于其韧性差和热稳定性不足，在许多应用中都存在局限性。因此，在许多行业中，开发了用高岭土、硫酸钙、碳酸钙、滑石粉和二氧化硅等无机填料改性的PVC复合材料，以提高机其械性能和热稳定性能。
　　
　　无机材料表面一般都呈现为强极性，与聚合物材料通常不相容，这无疑会导致无机填料与聚合物之间的无法形成有效的界面层。为了克服上述问题，最常用的方法就是对无机填料进行表面改性，以改善其与聚合物材料之间的相容性。
　　
　　目前市场上也出现了多种性能不俗的表面改性剂，如硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂等，在不同填料的改性上都有着广泛的应用。然而目前的理论和实践普遍认为，由于碳酸钙表面羟基含量不高，因此并不适合使用硅烷偶联剂作为其表面改性剂，虽有部分研究者采用溶剂法可成功在碳酸钙表面接枝上硅烷偶联剂，但成本因素几乎不可能工业化应用。
　　
　　邓传福等人在纳米碳酸钙的制备过程中通过引入不同剂量的羟基，考察后期硅烷偶联剂对其改性的应用效果，为PVC/CaCO3复合材料制备提供一种新思路。
　　
　　1、纳米碳酸钙的制备及表面改性
　　
　　将石灰石置于马弗炉1100℃高温煅烧2.5h，得到的氧化钙与自来水按1:5的灰水质量比进行消化反应，经过200目过筛除杂后陈化48h。陈化后的氢氧化钙浆液比重调整至1.060g/cm3，温度冷却至22℃，然后输送至100L的搅拌碳化釜，通入CO2质量浓度为32%的混合气体进行碳化反应，气体流量为8m3/h，搅拌转速为300r/min。碳化结束后，得到比表面积为24.35m2/g的纳米碳酸钙浆液，将该浆液分为四组，按表1配方分别进行表面预处理改性，改性完成后经压滤、干燥和粉碎，得到的粉体再分别加入2.0%（以纳米碳酸钙干基量计算，下同）KH-550偶联剂进行二次干法改性。
　　

　　
　　2、试验结果
　　
　　（1）将NCC-1、NCC-2和NCC-3三种粉体在不经任何处理的情况下用扫描电镜进行观察分析，如图所示，在同等放大倍数条件下，NCC-1（A）粉体基本呈现团聚的趋势，平均团聚粒径在20~40μm左右；而NCC-2（B）的团聚情况则明显改善，平均团聚粒径在5~10μm之间；分散效果最好的为NCC-3（C）粉体，有较大一部分粒子呈现单分散的状态（D），是一种较为理想的分布状态。
 

　　NCC-1采用的是一种目前工业上较为传统的改性工艺，即将硬脂酸进行皂化预处理（氢氧化钙用量为硬脂酸质量的14%~15%左右，本论文采用15%的工艺），使改性剂由疏水性变为亲水性，从而能更好的完成对纳米碳酸钙浆液的湿法改性。而硅烷偶联剂由于极易水解，故一般只能用作干法改性。从SEM结果来看，该粉体的分散性效果欠佳，粒子基本呈团聚趋势。
　　NCC-2和NCC-3则分别加大了不同剂量的氢氧化钠，其作用有两个，一是为了皂化硬脂酸，另一个则可以在纳米碳酸钙表面提供一定数量的OH-离子，为后期硅烷偶联剂的干法改性提供更便利的结合条件。
　　从SEM结果来看，随着氢氧化钠用量的提高，粉体的分散效果更好。在传统纳米碳酸钙制备工艺中引入过量的OH-，有助于硅烷偶联剂的接枝包覆改性。
　　
　　（2）硅烷偶联剂改性后的纳米碳酸钙与PVC基材相容性好，可以降低加工黏度和促进塑化过程，且能够有效改善复合材料的热稳定性能和力学性能。
　　
　　（3）改性工艺简便可行，有利于工业化生产。
　　
　　资料来源：《邓传福,颜干才,杜年军.硅烷偶联剂改性纳米碳酸钙在PVC复合材料的应用研究[J].橡塑技术与装备,2023,49(11)》，由【粉体技术网】编辑整理，转载请注明出处！