近年來，作為納米復(fù)合材料-納米碳酸鈣填充聚合物改性已成為材料科學(xué)的一直新秀，引起人們的極大關(guān)注。這類材料兼有機(jī)物和無機(jī)物的優(yōu)點(diǎn)，由于無機(jī)物與聚合物之間界面面積非常大，且存在聚合物與無機(jī)填料界面間的化學(xué)結(jié)合，因此具有理想的粘接性能，可消除無機(jī)物與聚合物基體兩種物質(zhì)熱膨脹系數(shù)不匹配問題，充分發(fā)揮無機(jī)材料優(yōu)異的力學(xué)性能及耐熱性。由于此類納米復(fù)合材料熔體或流體具有相似的流變性能，因此對(duì)各種類型的成型加工有廣泛的適用性，具有廣闊的發(fā)展前景。
 
目前在納米碳酸鈣的使用過程中，不少采用常規(guī)共混復(fù)合方法制備的納米粉體填充物復(fù)合材料遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到納米分散水平，而只屬于微觀復(fù)合材料。原因在于當(dāng)填料粒徑減小到納米尺寸時(shí)，粒子的表面能如此之大，致使粒子間的自聚集作用非常顯著，故采用現(xiàn)有的共混技術(shù)難以獲得納米尺度的均勻共混，并且現(xiàn)有的界面改性技術(shù)難以完全消除填料與聚合物基體間的界面張力，實(shí)現(xiàn)理想的界面粘接。如果填料在聚合物基體中的分散達(dá)到納米尺度，就有可能將無機(jī)填充物的剛性、尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性與聚合物的韌性、加工型及介電完美的結(jié)合起來，獲得性能優(yōu)異的聚合物基納米基復(fù)合材料。
 
增強(qiáng)增韌機(jī)理
納米碳酸鈣作為聚合物中的功能性填料，其對(duì)聚合物性能的影響因素主要是粒子大小、聚集狀態(tài)和表面活性等方面。
 
納米碳酸鈣的粒子比普通碳酸鈣更細(xì)微。隨著粒子的微細(xì)化，境料粒子表面原子數(shù)目的比例增大，使粒子表面的電子和晶體結(jié)構(gòu)都發(fā)生變化，到了納米級(jí)水平，填料粒子將成為有限個(gè)原子的集合體，使納米材料具有一系列優(yōu)良的理化性能。最明顯最有代表性的體現(xiàn)在比表面積和表面能的變化上，粒子越小，單位質(zhì)量的比表面能越大，增大了填料與聚合物基質(zhì)的接觸面積，為形成物理纏結(jié)提供了保證。
 
根據(jù)無機(jī)剛性粒子在聚合物中的增韌理論，一個(gè)必要條件是分散粒子與樹脂界面結(jié)合良好。樹脂受到外力作用下，剛性納米級(jí)碳酸鈣粒子引起基體樹脂銀紋化吸收能量，從而提高增韌效果。
 
從納米碳酸鈣的聚集狀態(tài)看，有部分納米粒子形成了鏈狀結(jié)構(gòu)，它屬于一次結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)越多，填料的結(jié)構(gòu)化水平越高，與聚合物形成纏結(jié)的可能性越大。另外填料的酸堿性也是其表面化學(xué)活性的一種反映，可影響膠料的硫化速度和物理性能。
 
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