BI YE SHE JI（二零届）纳米碳酸钙表面修饰所在学院专业班级高分子材料与工程学生姓名学号指导教师职称完成日期年月摘要：单纯的PP树脂是一种较硬的原料。
它的熔体粘度大，流动性差，耐低温性、耐冲击性差等，这些缺点都可依靠填充和共混改性得到改善。
纳米碳酸钙具有粒度小、表面能高、表面亲水疏油和强极性的特点，且价格低廉，但在有机介质中分散不均匀，极易团据，与塑料结合力较弱，容易造成塑料和填料之间的界面缺陷。
未经表面处理的纳米碳酸钙团聚现象严重，填充到PP中对复合材料的力学性能产生不良影响。
本实验旨在通过利用偶联剂处理过的纳米碳酸钙利用共混的方法把它填充到PP树脂中，使其熔体粘度降低，实现改性。
关键词：纳米碳酸钙；钛酸酯偶联剂；聚丙烯/碳酸钙复合材料；表面改性Study on Surface Modification of Calcium CarbonateAbstract：Pure polypropylene resin is a harder material that has some characteristics，such as high Melt viscosity，poor flow properties，poor low temperature performance and poor impact resistance.Although these defects could be improved depends on filling and blending modification with powders.Nano calcium carbonate is the material that has characteristics of low size，high surface energy，strong hydrophobicity and strong polar has low price.However，it is unevenly distributed in organic solvents, easily reunion，and has low interaction with polypropylene plastic,so that it is to cause the interface between the plastic and packing defects.Nano calcium carbonate filled into PP(polypropylene) without surface treatments has Seriously Reunion will be bring negative effects on the mechanical properties of composite materials.This study was designed through the use of coupling agent treated by blending method of nano calcium carbonate filled it to the PP, to enhance the elastic modulus, melt viscosity decreases to achieve modification.Keywords: Nano-CaCO3；Polypropylene／Calcium carbonate Nanocomposites；Coupling agent；organic titanate目录1绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 纳米碳酸钙的现状 (1)1.3纳米碳酸钙的应用 (2)1.3.1在造纸工业的应用 (2)1.3.2在印刷油墨中的应用 (3)1.3.3在塑料中的应用 (3)1.3.4在涂料工业的应用 (3)1.3.5在橡胶工业的应用 (3)1.4纳米碳酸钙的制备技术及其性质 (4)1.4.1 纳米碳酸钙分类 (4)1.4.2 纳米碳酸钙制备方法 (5)1.4.3 超重力碳化法 (6)1.5工业碳酸钙的改性方法 (6)1.5.2纳米碳酸钙改性的研究现状 (7)1.5.3纳米碳酸钙表面改性方法 (8)1.6 发展方向 (10)2实验部分 (11)2.1 引言 (11)2.2 方案拟定 (11)2.2.1 原料选择 (11)2.2.2研究参数的确定 (12)2.2.3实验仪器 (12)2.3实验方法 (13)2.3.1碳酸钙的表面处理 (13)2.3.2聚丙烯/纳米碳酸钙复合材料的制备 (14)2.4表征方法 (14)2.4.1活化率测定 (14)2.4.2结构测试 (15)2.4.3流动性能测定 (15)2.4.4分散性测试 (15)3.1 反应温度对活化度的影响 (16)3.2偶联剂用量对活化度的影响 (16)3.2 反应时间 (17)3.4 粒径分布 (18)3.6碳酸钙含量对共混体系流动性能的影响 (20)3总结与展望 (21)参考文献 (22)致谢 (24)1绪论1.1 概述纳米碳酸钙是20世纪80年代发展起来的一种新型超细化固体材料，其常用的制备方法有物理法、化学法和仿生合成法”。
物理法制得的纳米碳酸钙颗粒形状不规则，粒径分布较宽，为0.5～10mm；仿生合成法成本低廉、能耗少、无环境污染，是一种理想的绿色化学方法，但仿生法费时，控制条件要求苛刻；化学法是最为常用的制备方法，其制备方法已有较多报道，如采用控制沉淀法、共聚物模板法、碳化法、液晶模板法、支撑液膜法等。
近年来，随着纳米碳酸钙制备及表面改性技术的发展，已开发出各种形状的微细碳酸钙及其改性产品50余种，广泛应用于塑料、造纸、涂料、油墨等行业。
不同行业对碳酸钙有不同的需求，如以适量纳米碳酸钙代替常用的普通碳酸钙添加到聚氨酯中，使得各组分的相容性提高，制得的产品成本降低，性能得以改善。
然而纳米碳酸钙具较大的比表面积和高表面能，在有机基体中极易发生团聚，且其表面有许多羟基，表面亲水疏油，与非极性或弱极性物质的亲和性较差，从而使得有机基体和无机填料间的相容性较差，纳米材料的优势得不到发挥：鉴于纳米碳酸钙优越的性能及潜在的应用价值，如何对其表面物理化学性能进行调控成为当前材料领域研究的热点。
一般而言，纳米材料的表面改性可从相容性，调控材料表界面的理化特性，改善或附加特性3个方面着手。
[34]显然，通过对纳米碳酸钙粉体改性不但可降低成本，还可改善其原有性能，如提高刚度、拉伸强度、导热性等。
纳米碳酸钙的改性途径主要采用接枝、偶联反应，改性后的纳米碳酸钙平均粒径变小，分布变窄，有利于促进团聚粒子的分散和细化，降低粒子的表面能，接触角增大，提高其在油性介质中的分散性：改善其与有机基料间的润湿性和结合力，最大限度提高材料性能和填充量。
用于碳酸钙表面处理的改性剂主要有无机物、表面活性剂、偶联剂、聚合物等。
[18~23]1.2 纳米碳酸钙的现状世界轻质碳酸钙的工业生产，已有150余年的历史。
最早在1850英国伯翰斯特奇公司已开始用碳酸钠和氯化钙作为原料生产轻质碳酸钙的碳化法。
1913年美国西佛吉尼亚州纸浆和纸张公司采用碳化法生产轻质碳酸钙。
1914年日本白石恒二建立了白云工业株式会社，并用碳化法将轻质碳酸钙投入工业生产。
此后日本在碳酸钙的科学研究和生产技术方面一直处于领先地位。
1927年研制出了粒径0.05um一下的立方体状碳酸钙，并用硬脂酸改性的活性碳酸钙，命名为白艳华，1933年研制出了平均粒径为0.4um的微细碳酸钙，1945年又开发出粒径为0.08um高分散性塑料专用立方形碳酸钙，1952年研制出了平均粒径为0.04um的超细碳酸钙，1965年研制出了平均粒径为0.02um的超微细碳酸钙，1983年研制出了平均粒径为0.005um的超微细碳酸钙，同年又研制出了无定形碳酸钙。
现已研制出不同晶型、不同粒度、不同表面改性的碳酸钙50种以上。
碳酸钙工业在中国的发展起步于1931年的上海，当时我国橡胶工业兴起，日用化工亦发展起来，迫切需要廉价的白色填料，于是碳酸钙工业就应运而生。
在上海大中华橡胶厂建立了生产沉淀碳酸钙工场—大中华制钙厂。
解放后改名为“上海碳酸钙厂”。
我国建国前有六家沉淀碳酸钙生产厂家，总产量近万吨。
当时生产工艺简单、设备简陋、品种单一，质量很低、劳动条件差、劳动强度大。
建国后，碳酸钙工厂得到了迅速发展。
1974年6月化工部在浙江菱湖滑雪场，现浙江菱化集团有限公司召开了‘轻质碳酸钙化工部标准审定会和碳酸钙生产经验交流会’，可以说是“第一次全国碳酸钙生产经验交流会”。
会上通过了“轻质碳酸钙HG 517-74化工部部颁标准”。
1978年在湖南株洲召开了第二次全国碳酸钙生产经验交流会，株洲市碳酸钙厂参与承办了这次大会，有86个生产厂家、190名代表参与了会议，这次会议的规模明显大于第一次全国碳酸钙生产经验交流会。
充分反映了整个碳酸钙行业的发展情况。
1984年四月在上海成立了无机盐情报中心站碳酸钙情报协作组，为人上海碳酸钙厂为协作组长单位。
同年11月在福建龙岩召开了“全国碳酸钙科技情报交流大会，即“全国碳酸钙情报写作组成立大会”，五月在厦门召开了碳酸钙国家标准审查会议，讨论审查了碳酸钙的国家标准。
同年12月经国家标准局批准了”GB4794-84沉淀碳酸钙（轻质）“国家标准，该标准于1985年8月1日正式执行，国家标准按用途把沉淀碳酸钙分为I型、Ⅱ型，按质量指标分为一级品、二级品。
1985年9月在陕西先召开了“全国碳酸钙第二届科技情报交流大会”，统计结果表明，1985年全国沉淀碳酸钙的总产量已经超过40万吨。
我国纳米材料标准化工作开始于2001年，被列入国家科技部等的基础性重大项目，已开展了15项纳米材料标准的研制，7项标准均为推荐性国家标准，包括1项术语标准、两项检测方法标准和4项产品标准，其中就包括纳米碳酸钙的国家标准：《超微细碳酸钙》（GB/T 19590-2004）.纳米碳酸钙的重要指标为：主含量、粒径、团聚指数、比表面积、吸油量、白度、水分、pH、盐酸不溶物；同事提出屈服值和透明度两项应用指标。
试验方法采用容量法、透射电镜法、激光散射法、重量法、三茨基值白度测定法等。
1.3纳米碳酸钙的应用纳米碳酸钙作为一种无机化工产品。
经表面改性处理而成为一种功能性的填充材料。
广泛应用于塑料、橡胶、油墨、涂料、造纸、胶黏剂、密封胶等工业，还应用于牙膏、食品、医药、饲料、建材、化纤等行业。
用途不同对碳酸钙的粒径、晶型、表面改性等有不同的要求。
因而碳酸钙已成为一种系列化的产品，如日本白氏公司生产的“白燕华”系列就有好几十种品种。