纳米粉体改性材料增强增韧探讨

   由于纳米颗粒的非金属粉体（如纳米CaCO3）的表面积是微米的几十倍至百倍以上，并且都有较高的表面活性。如果用大量的表面改性剂对纳米粒子进行表面改性，形成单分子的包覆，这样就可能造成主要是表面改性剂与树脂的接触，不能充分发挥纳米粒子自身的功能性。由于引力位能与粒径成正比，排斥位能与粒子的粒径平方成正比。对一定粒径的粒子而言，引力位能随粒径减少的速度远小于排斥位能减少的速度。因此纳米粒子聚集体内表现出极强的引力作用，要使其达到原生粒子粒径的分散状态，在工业化生产中是很难达到的。为此对纳米CaCO3采取适当的表面改性处理，保持一定的分散性，然后再用加工母粒的办法弥补其不足，以达到其应用的目的。

    未经表面改性的纳米CaCO3与PE基体间只有很弱的的界面粘接作用力，经表面改性处理的纳米 CaCO3与PE粘接的效果要明显好于未改性的，这主要是经改性后的纳米CaCO3的分散性及与树脂的交联性都得到了提高，起到了应力集中的点的作用。受外力作用时，颗粒周围的剪切应力转移，使唤与之相交联的基体产生局部屈服，吸收更多的能量，从而达到了提高其冲击强度的效果。

    另外对填充体系的改性也可以采用第三组分加入、复合共混等方法，以CaCO3和滑石粉为例，CaCO3表面活性较大，经JL-G系列表面改性剂处理后有一定的抗冲击和补强作用，但是CaCO3粉体呈近球状，填充后会使材料的拉伸强度大幅下降，同时对材料刚性的贡献较少；而滑石粉呈片层结构，较大的径厚比可以很大程度的提高材料的拉伸强度、刚度、表面硬度以及耐热性等，但是表面惰性、层片间作用力小，添加后会使材料的韧性大幅降低，因此将二者混合后经JL-G02FX端胺基多元醇酯填料改性剂(Modifier)处理, 用于HDPE，所得的复合材料的综合性能优良。

    由于填充改性具有价廉、工艺简单等优点，因此在工业上得到了广泛的应用，从而带动了国内外聚合物母粒填充改性工业的发展。 

　　　无机粉体表面改性及在高分子材料应用技术是一个复杂的系统工程，这方面有兴趣的朋友可以一起探讨！