什么是无机刚性粒子

纳米复合材料概念是20世纪80年代发展起来的，其目的是利用物质在纳米尺度上表现出来的非凡和独特性能，实现材料和生产方式质的飞跃。通常粒径在1-100nm尺度下我们统称为纳料材料。首先它具表面效应：具有高活性的表面原子容易和其他原子结合而稳定，提高分子间的键合力。再就是小尺寸效应（体积效应）：使材料的光、热和力学等性能出现新的改变。另外还有量子尺寸效应，宏观量子隧道效应等，所有这些特性都会赋予材料新的性能。

WGD系列功能性纳米复合材料，采用国家863重点攻关项目“超重力反应结晶法制备纳米粒子”的合成技术和独特的表面处理技术。纳米粒子的粒径、比表面积、和粒劲分布与实际应用领域结合起来，控制在合理的水平。并且通过自主开发的表面处理剂和湿法干法相结合的处理工艺，真正解决了纳米粒子容易“团聚”的难题，在普通的加工设备上达到分散均匀，充分发挥纳料材料的性能。

1.作用机理

功能性纳米材料系列主要是利用超重力反应在纳米粒子表面接枝不同功能的助剂，降低纳料粒子的“表面能”，解决纳米粒子的“团聚”提高分散性，使之更容易进入到聚合特的缺陷内部和减少聚合物的空洞。纳米粒子的表面原子数占的比例大，高活性的表面原子可以提高与基体大分子的键合力。当受外力时，纳米粒子不容易与基体树脂脱离，并且因为应力场的相互作用，在基体内部产生很多的塑性形变，既能较好的传递所承受的外应力，又容易使基体屈服，消耗大量冲击能。同时纳料材料的比表面积大，与树脂基体接触面积大，均匀地分散在基体树脂中易产生应力集中效应，引发基体内部出现微裂纹而吸收一部分能量。纳米粒子的存在还使树脂的微裂纹向不同方向发展，不至于成为宏观上破坏性的开裂。功能性纳米材料大部分属于无机刚性粒子，对基体树脂的刚性，尺寸稳定性有利。粒子表面的功能性助剂，还可以改善PVC的加工性能和而老化性能。

2.粒径分布特点

在实际应用中，纳米粒子粒径分布越窄、分散越均匀，潜能发挥越大。图1是与国外纳米碳酸钙粒径分布的比较。

3.良好的加工性能

纳米材料插入到聚合物内部，利用与基体树脂高的界面结合力，有效的传递剪切力，促进物料塑化。图2的流变曲线显示添加纳米材料P100-R和P200-Z的塑化时间3分钟左右，比一般型材配方的塑化时间（4-5分钟左右）明显缩短，对提高挤出速度和物理性能非常和利，图中三条曲线基本吻合，显示出P100-R、P200-Z的流变性和质量的稳定性。

4.赋予制品良好的物理性能

威格德公司WGD-系列真正解决了纳米粒子的“团聚”问题，能充分发挥纳米材料的独特优势，并且凭借我们多年来在塑料加工领域的经验，根据不同的应用领域，对纳米粒子进行二次，三次包覆，使产品在应用中具有个性化和易操作等特点，赋予制品优良的物理性能。

图片3至图8中1#配方是耒知功能性纳米材料的性能指标，2#配方用功能纳米材料取代部分树脂，3#配方完全用功能纳米材料代替微米级活性碳酸钙的实验数据（根据GB-T8814-98检验）：

从检测指标来看，2#配方的拉伸屈服强度、缺口冲击强度和焊角强度等性能比基本配方都有大幅度提高。CPE等橡胶类弹性体，虽然可改善基体树脂的冲击强度，但同时拉伸，耐热性会下降。WGD-系列属于刚性纳米粒子，与CPE形成的增韧网络有协同作用。表面更多的复合功能助剂可以使纳米粒子更好的分散，易形成“剪切屈服”和“银纹化”，提高制品冲击性能的同时保证拉伸性能、刚性和耐热性。

从图8可以看出：纳米复合材料经过10000小进的加速老化后，简支梁冲击强度仍然保持在40KJ/M2。原因主要是WGD-系列产品设计时充分考虑到这一点，采用改善耐候性的助剂包覆在颗粒表面，以纳米粒子为载体，均匀分散到树脂中，取得了良好的效果。

3#配方各项性能提高最大，与应用普通活性碳酸钙的情况对比，拉伸屈服强度超过60Mpa，提高了50％，断裂伸长率达到160％，低温缺口冲击强度提高了近一倍，比一般PVC材料常温下强度还要高。

威格德公司在技术上保持一贯严谨、务实的作风，不断加大纳米材料研究应用的投入，增加纳米材料应用的深度，拓宽其应用领域，为纳米材料的发展作出自己的贡献。

材料共混改性的一个重要内容是提高一种塑料的韧性，使其满足使用场合和环境对材料韧性的要求。比较成熟的是橡胶（弹性体）增韧塑料技术，但近几年也发展了非弹性体增韧技术，如无机刚性粒子增韧塑料等。那么增韧改性剂具体有哪些？

笼统说有橡胶类、刚性粒子类、合金类、接枝类等。

那么有多少材料可以对塑料进行增韧？

如：PE（特别是茂金属类）、CPE、EVA、SBS、sebs、EPR、EPDM、POE、ABS、ACR、MBS、橡胶等等；

无机刚性粒子如超细碳酸钙、超细滑石粉、纳米蒙脱土等；

刚性有机粒子如PS、AS、PMMA等；

合金增韧如HDPE/PC、PC/ABS、PA/ABS等等；

接枝类如接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯累、接枝POE、接枝SBS等。

需要的时候，呵呵，交联也是一个不错的选择。

种类繁多的增韧剂如何选择？

这需要综合考虑你的需求：

需要增韧的幅度；

增韧同时其它性能允许变化；

材料成本；

增韧剂牌号及主要应用领域；

采购的难易程度及采购成本；

加工难易程度等等。

当然客户指定增韧剂就没有选择余地了。

在考虑主增韧剂的同时，有必要的话可以考虑增韧剂的搭配，说不定会出现意想不到的效果，这个地方就不具体聊了。

在一些必要场合和针对一些材料来说有些化合物也具有增韧功能，比如甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基炳烯酸甲脂等。

那么如何应用？用量又会怎么样？

这个估计没有人能回答出来，针对不同改性材料达到同一种增韧程度，所需要使用的增韧剂的量是不同的，同时不同配方结构即使同一种材料达到同一个增韧效果也会因不同人设计的配方结构的不同产生差异。

yogidan(站内联系TA)刚性粒子使银纹终止:ozhanlingqin2003(站内联系TA)《聚合物增韧改性》其中有解释huxw1985(站内联系TA)这个应该有很多资料的。bolog81(站内联系TA)华东理工大学的《高分子教程》里有讲到fywhdlg(站内联系TA)无机刚性粒子的颗粒大小需要达到一定程度,才可能起到到增韧的效果,其中无机刚性粒子在受到外界应力时本身不形变,只起到应力集中的作用,诱导机体屈服,吸收大量的能量,产生增韧作用.

而有机刚性粒子在应力作用下本身发生塑性形变,吸收冲击能量.这可以用"孔穴理论"和"冷拉理论"解释.........guansujun(站内联系TA)不是很清楚你的问题。

在橡胶增韧塑料中银纹产生自一个橡胶粒子，又终止于另一个橡胶粒子，从而不发展成裂缝而导致断裂。

PP增韧主要有以下三种方法：

（1）与橡胶或

热塑性弹性体

共混

增韧

由于PP与

乙丙橡胶

都含有

丙基

，根据相似

相容性

原理

，它们之间应具有较好的相容性。又由于乙丙橡胶属于橡胶类，具有

高弹性

和良好的

低温性能

，因此乙丙PP较好的增韧

改性剂

。用乙丙橡胶与PP共混可以改善PP的

冲击性能

、

低温脆性

。

（2）无机刚性粒子增韧

近年来，随着对无机刚性粒子

表面处理

技术的提高，无机粒子与PP的界面结合田径增强，无机刚性粒子在PP中的

分散能力

增大，无机粒子对PP不仅有

增强作用

还产生了神奇的增韧效果。填充量也由过去的40%上限增加到60%～70%。

（3）无机纳米材料增韧

无机

纳米粒子

由于

表面缺陷

少、非配对

原子

多、

比表面积

大，通过粒子效应可以PP的

结晶

行为、结晶

结构

以及界面区域

聚丙烯

的

力学

行为，从而达到即增强又增韧的目的。

使用无机刚性粒子对高分子材料进行增韧，是近年来高分子材料科学领域出现的一项重要的新技术，目前对刚性无机粒子增韧的基本条件初步认识有三条：1、刚性粒子与树脂基体之间要有良好的界面粘接力，使应力更容易通过界面传递，界面粘接的好坏与粒子的冷拉有直接影响；2、被增韧基体本身应具有一定韧性。基体的韧性使得它在共混合金受力时易于屈服形变，产生对刚性粒子的静压力，并使其发生塑性形变以吸收更多的冲击能量；3、刚性粒子要有恰当的尺寸，刚性粒子粒径要小且浓度要达到一定值才能增韧。