文档介绍：河北大学
硕士学位论文
有机基质调控碳酸钙的仿生合成及其改性PVC研究
姓名:郎萌萌
申请学位级别:硕士
专业:应用化学
指导教师:徐建中;焦运红
2011-05
摘要
摘要
碳酸钙(CaCO3)是一种价格低廉、补强性能好、光泽度高、磨损率低的无机填料,
可以有效地降低制品的成本、提高制品的力学性能、改善制品的外观。目前,CaCO3 已
经被应用于塑料、橡胶、造纸、涂料、油墨等诸多行业,但由于 CaCO3 与有机基材的相
容性较差,在一定程度上限制了 CaCO3 的使用。本文通过仿生合成的方法制备 CaCO3,
以期改变其形貌,提高其相容性,并将其添加于普遍适用、需求量大的通用型树脂聚氯
乙烯(PVC)中,研究在本论中所有机基质存在下合成的碳酸钙对 PVC 力学性能的影
响规律,并与无有机基质存在下合成的碳酸钙对 PVC 力学性能的影响进行对比研究,
探索前种方法合成的碳酸钙对 PVC 的力学性能的有益影响是否优于后者,并揭示其机
理。
首先,以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、乙二醇、聚乙烯醇(PVA)和聚乙二醇 400
(PEG-400)为有机模板,分别采用三种不同的方法:复分解法、尿素水解法、碳化法
仿生合成了 CaCO3,并采用电子扫描显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、
粉末 X 射线衍射仪(XRD)进行表征。结果表明,仿生合成的 CaCO3 在晶体形貌上有
较大改观,在复分解法中,合成的 CaCO3 主要呈纺锤形;在尿素水解法中,分别得到了
规则的正六边形、细长条形、花形三种 CaCO3 形貌;在碳化法中,合成的 CaCO3 呈不
规则块状。
第二部分将用复分解法仿生合成的 CaCO3 应用于 PVC 中,并测试其拉伸性能和抗
冲性能。结果表明:复分解法仿生合成 CaCO3 的加入对 PVC 的拉伸性能、断裂伸长率、
抗冲性能都有显著地提高,明显优于普通 CaCO3。(1)一般用量在 5~10 份时拉伸强度
达到最大值:添加量为 5 份时,以 SDBS 为有机基质的 CaCO3 样品比相同含量下无有机
基质的 CaCO3 样品提高了约 12%;添加量为 10 份时,以 SDBS/乙二醇为有机基质的
CaCO3 样品比相同含量下无有机基质的 CaCO3 样品提高了约 12%;此外以乙二醇为有
机基质的 CaCO3 样品,在添加量为 20 份时,比相同含量下无有机基质的 CaCO3 样品提
高了约 11%。(2)添加仿生合成 CaCO3 的 PVC 的断裂伸长率都大于未添加 CaCO3 的
115%,在碳酸钙的添加量相同时,以 PVA 为有机基质的 CaCO3 比相同含量下无有机基
质的 CaCO3 样品相比提高了 93%左右。(3)在抗冲性能方面:添加量为 10 份时,以 SDBS
I
摘要
和 SDBS/乙二醇为有机基质的 CaCO3 样品不能被抗冲机冲断,性能最优;添加量为 5
份时,以乙二醇为有机基质的 CaCO3 样品比相同含量下其他样品提高了 88%;添加量
为 30 份时,以 PEG-400 为有机基质的 CaCO3 样品比相同含量下无有机基质的 CaCO3
样品提高了约 63%。

关键词 CaCO3 仿生合成形貌 PVC 力学性能

II
Abstract
Abstract
Calcium carbonate (CaCO3) is one kind of widely used anic filler with low-cost,
excellent reinforcing effect, high gloss and low wearabiligy. CaCO3 can effectively reduce the
cost, improve the mechanical properties and the appearance of the products. Currently, CaCO3
has been widely used in plastic, rubber, papermaking, coatings, printing ink et.. As widely
used anic filler, the patibility of CaCO3 with polymers restricts its extensive
application. In this work, CaCO3 was synthesized by a biomimetic method to achieve crystals
with