摘 要：利用力学性能、熔体流动速率等性能的测定等方法考察了一种稀土偶联剂（WOT）对CaCO3、BaSO4、Mg(OH)2、Mica和Talc等无机粒子的表面处理作用。发现经WOT处理的CaCO3与聚丙烯（PP）的复合物，在一定条件下缺口冲击强度可达到纯PP的2倍、断裂伸长率可达纯PP的3倍左右，表现出显著的无机粒子增韧效果；利用FTIR、SEM等考察了无机刚性粒子增韧PP的结构形态及增韧机理，表明WOT在处理过程中与CaCO3之间除了物理吸附作用外，还发生了化学作用，在CaCO3表面形成了牢固的包覆层，改变了无机粒子的表面性能；并且经WOT处理的CaCO3还具有β晶型成核剂的作用。
1 前言
聚丙烯（PP）具有良好的物理机械性能、加工性能和电绝缘性能等，是一种密度小、综合性能优良的通用高分子材料，广泛用作各种改性材料的基础树脂。高分子材料中填充无机粒子，是获得具有某些独特性能高分子改性材料最有效和最便宜的途径之一。各种PP基无机粒子改性材料已广泛应用于电器、汽车、建筑等领域。但是，常用的无机粒子，一般都是表面能很高的极性物质，比表面积大，与表面能低的非极性聚丙烯基体之间性能差别很大，在采用熔融加工的方法复合时，二者因相容性差，使得无机粒子无法被PP熔体浸润而容易自身聚集成团，分散性不好，且界面粘接差，导致复合物的冲击强度、断裂伸长率、加工流变性能等急剧下降[1~6]。
为改善与PP基础树脂之间的相容性，通常对无机粒子进行表面处理。处理无机粒子的方法很多，如氧化处理、热处理、等离子体处理以及用表面改性剂涂覆等，其中最有效、便于操作，也是最广为应用的是利用表面改性剂涂覆技术。目前报道的表面处理剂很多，如价格低廉的脂肪酸及其衍生物和其它表面活性剂、硅烷类、钛酸酯类和铝酸酯类偶联剂，以及近来出现的锆酸酯类、磷酸酯类、硼酸酯类、锡酸酯类、异氰酸酯类等偶联剂。开发高效、廉价、便于使用的新型偶联剂是当前偶联剂研究的方向[7]。
稀土化合物是一类性能奇特的物质，被认为是构筑信息时代新材料的宝库。在一些体系中加入少量的稀土往往会出现意想不到的独特性能，因而有“工业味精”之称。新合成的稀土改性剂WOT可用作无机粒子的表面处理剂，无机粒子经其处理后，可改善在PP基体中的分散性，提高复合物的冲击性能及流动性，有望开发成为一类有效、价廉、环境友好的新型表面处理剂。这里介绍了利用这种稀土处理剂WOT处理不同无机粒子，与聚丙烯熔融混合制备复合物时的处理效果。
2 结论
（1）WOT可明显改变各种无机粒子的表面性能，经其处理后的无机粒子表面由亲水性变为疏水性，且随着WOT用量的增加，疏水性表现得更为明显。WOT与CaCO3在处理过程中形成了WOT的溶剂抽提不掉的包覆层，两者之间不仅仅是物理吸附，还有化学作用发生；WOT与其它几种粒子之间无这种化学作用发生。
（2）WOT处理可提高各种无机粒子复合PP体系的加工流动性能。
（3）力学性能实验表明，用2.5%WOT处理过的CaCO3在一定条件下可使PP复合物的Izod缺口冲击强度提高到纯PP的2倍左右，表现出明显的无机粒子增韧效果；当WOT用量为1.0%时，PP/CaCO3体系具有较均衡的韧性和强度。其它几种粒子经WOT处理后填充的PP复合物，韧性均高于相同含量未处理同种粒子的复合物。但就增韧效果而言，WOT对CaCO3、Mg(OH)2、BaSO4的改善效果更为显著，对Mica和Talc效果不明显。
（4）SEM观察和粘度实验表明，WOT处理使CaCO3、Mg(OH)2和BaSO4在基体中分散得更为均匀，从断口亚微结构上看，处理过的粒子脱粘后，界面上基体产生了大量塑性变形，而未处理粒子填充的体系中，粒子脱粘后只留下光滑的空洞，无塑性变形发生。
（5）WAXD实验表明，各种无机粒子CaCO3、BaSO4、Mg(OH)2、Mica和Talc等单独加入PP，不能诱导PP产生β晶型，用WOT处理的BaSO4、Mg(OH)2、Mica和Talc与PP形成的复合物中，也只有α晶型，但是，用WOT处理过的CaCO3与PP形成的复合物中，除α晶型外，还出现一定量的β晶型。总体而言，WOT对CaCO3有良好的处理效果，对BaSO4和Mg(OH)2也有一定作用，但对Mica和Talc效果则不明显。
1 前言
聚丙烯（PP）具有良好的物理机械性能、加工性能和电绝缘性能等，是一种密度小、综合性能优良的通用高分子材料，广泛用作各种改性材料的基础树脂。高分子材料中填充无机粒子，是获得具有某些独特性能高分子改性材料最有效和最便宜的途径之一。各种PP基无机粒子改性材料已广泛应用于电器、汽车、建筑等领域。但是，常用的无机粒子，一般都是表面能很高的极性物质，比表面积大，与表面能低的非极性聚丙烯基体之间性能差别很大，在采用熔融加工的方法复合时，二者因相容性差，使得无机粒子无法被PP熔体浸润而容易自身聚集成团，分散性不好，且界面粘接差，导致复合物的冲击强度、断裂伸长率、加工流变性能等急剧下降[1~6]。
为改善与PP基础树脂之间的相容性，通常对无机粒子进行表面处理。处理无机粒子的方法很多，如氧化处理、热处理、等离子体处理以及用表面改性剂涂覆等，其中最有效、便于操作，也是最广为应用的是利用表面改性剂涂覆技术。目前报道的表面处理剂很多，如价格低廉的脂肪酸及其衍生物和其它表面活性剂、硅烷类、钛酸酯类和铝酸酯类偶联剂，以及近来出现的锆酸酯类、磷酸酯类、硼酸酯类、锡酸酯类、异氰酸酯类等偶联剂。开发高效、廉价、便于使用的新型偶联剂是当前偶联剂研究的方向[7]。
稀土化合物是一类性能奇特的物质，被认为是构筑信息时代新材料的宝库。在一些体系中加入少量的稀土往往会出现意想不到的独特性能，因而有“工业味精”之称。新合成的稀土改性剂WOT可用作无机粒子的表面处理剂，无机粒子经其处理后，可改善在PP基体中的分散性，提高复合物的冲击性能及流动性，有望开发成为一类有效、价廉、环境友好的新型表面处理剂。这里介绍了利用这种稀土处理剂WOT处理不同无机粒子，与聚丙烯熔融混合制备复合物时的处理效果。
2 结论
（1）WOT可明显改变各种无机粒子的表面性能，经其处理后的无机粒子表面由亲水性变为疏水性，且随着WOT用量的增加，疏水性表现得更为明显。WOT与CaCO3在处理过程中形成了WOT的溶剂抽提不掉的包覆层，两者之间不仅仅是物理吸附，还有化学作用发生；WOT与其它几种粒子之间无这种化学作用发生。
（2）WOT处理可提高各种无机粒子复合PP体系的加工流动性能。
（3）力学性能实验表明，用2.5%WOT处理过的CaCO3在一定条件下可使PP复合物的Izod缺口冲击强度提高到纯PP的2倍左右，表现出明显的无机粒子增韧效果；当WOT用量为1.0%时，PP/CaCO3体系具有较均衡的韧性和强度。其它几种粒子经WOT处理后填充的PP复合物，韧性均高于相同含量未处理同种粒子的复合物。但就增韧效果而言，WOT对CaCO3、Mg(OH)2、BaSO4的改善效果更为显著，对Mica和Talc效果不明显。
（4）SEM观察和粘度实验表明，WOT处理使CaCO3、Mg(OH)2和BaSO4在基体中分散得更为均匀，从断口亚微结构上看，处理过的粒子脱粘后，界面上基体产生了大量塑性变形，而未处理粒子填充的体系中，粒子脱粘后只留下光滑的空洞，无塑性变形发生。
（5）WAXD实验表明，各种无机粒子CaCO3、BaSO4、Mg(OH)2、Mica和Talc等单独加入PP，不能诱导PP产生β晶型，用WOT处理的BaSO4、Mg(OH)2、Mica和Talc与PP形成的复合物中，也只有α晶型，但是，用WOT处理过的CaCO3与PP形成的复合物中，除α晶型外，还出现一定量的β晶型。总体而言，WOT对CaCO3有良好的处理效果，对BaSO4和Mg(OH)2也有一定作用，但对Mica和Talc效果则不明显。
