20万套保险杠的车间工艺设计(5)
由图2.3可以看出，1# CaCO3 ( 螯合型钛脂系母粒)母粒在15% ~ 20%的加入量时不会降低( 保持或提升) 体系的冲击值，同时还提高了体系的刚性、软化点， 样条收缩明显变小。
图2.3 是三种CaCO3 母粒用量对基础树脂刚性和冲击性能的影响
而碳酸钙又分为三种，即轻质碳酸钙、重质碳酸钙、胶质碳酸钙。
表2.3三类碳酸钙对比
项目 轻质碳酸钙 重质碳酸钙 胶质碳酸钙
平均粒径，μm 2~20 2~10 0.04~0.08
表观密度，g/cm3 0.5~1 0.1~0.5 0.4~0.7
相对密度，g/cm3 2.4~2.7 2.7~2.95 2.05~2.30
白度，% 94 98 90~99
灼烧失重，% 43.7 43.8 44~46
本次设计可采用轻质特细的碳酸钙粉末作为填充母料，由于粉末的进一步细化，有利于它们在树脂混分散，从而对材料的性能有较大的改进。填入碳酸钙后，塑料制品的硬度和刚度会增强，抗拉强度和抗弯强度也得以改进，并使塑料制品的弹性模量有显著提高。除了能改善制品性能外，选用碳酸钙作为填料还能降低一定的工业成本。
表2.4 填料型号
名称 型号 厂家 价格
轻质碳酸钙 1250目 广西龙广 500元/吨
2.1.4 偶联剂的选择
偶联剂作用于碳酸钙表面时，由于碳酸钙颗粒表面的钙离子及碳酸根离子与空气中水分子接触，并发生水解，产生具有碱性的、疏油的羟基表面。
常用偶联剂有硅烷、钛酸酯。这里用CaCO3，钛酸酯偶联剂KH101，硅烷偶联剂KH151，硅烷偶联剂KH570作试剂对比。
硅烷偶联剂与碳酸钙作用机理推断：
R—Si—(OR′)3+H2O →R—Si—(OH′)3+3R′OH
钛酸酯偶联剂与碳酸钙作用机理推断：
硅烷偶联和钛酸酯偶联剂都是通过碳酸钙表面的-OH发生反应接枝在碳酸钙表面，通过将碳酸钙包覆来降低其表面能。从分子结构来看，硅烷偶联剂分子所含链段比较短，形成的空间位阻较小，不足以克服碳酸钙分子表面间的作用力；而钛酸酯偶联剂分子中的碳链较长，接枝在碳酸钙表面后，给碳酸钙粒子间提供了足够的空间位阻，使得碳酸钙表面间的作用力明显减小，从而使其分散性得到了改善。
KH151、KH570改性后的碳酸钙团聚现象没有得到改善，KH101改性后的碳酸钙粒子团聚现象得到明显改善。钛酸酯偶联剂KH101分子中含有较长碳链，能为碳酸钙粒子提供足够空间位阻，从而使碳酸钙粒子的分散性得到改善。
本设计考虑到钛酸酯偶联剂能改性碳酸钙活化指数比其他两周硅烷偶联剂相应值要高得多，因此选用KH101钛酸酯偶联剂。
表2.5 偶联剂型号
名称 型号 厂家 价格
钛酸酯偶联剂 KH101 南京能徳化工 23000元/吨
2.1.5抗氧剂的选择
聚丙烯材料多数选用高相对分子质量的受阻酚类抗氧剂、高性能耐水解亚磷酸酯、硫代类及其复合产品的抗氧剂。
A 受阻酚类抗氧剂
受阻酚类抗氧剂按分子结构分为单酚、双酚、多酚和氮杂环多酚等品种。单酚和双酚抗氧剂有BHT， 2246， 双酚A 等。因相对分子质量低， 挥发性和迁移性大， 易使塑料制品着色， 近年来消费量大幅降低。高相对分子质量的受阻酚是塑料抗氧剂的主体， 主要产品有1010， 1076， 其相对分子量高， 相容性好， 抗氧化效果优异， 已成为塑料抗氧剂中较为优秀的产品， 占主导地位。据不完全统计，截至1999 年底， 我国塑料用抗氧剂生产能力达1. 7万t， 产量达1. 4万t。其中， 受阻酚0. 84 万t， 占总消费量的60%。在聚丙烯材料中加入受阻酚类抗氧剂， 它比那些聚合物更易提供质子， 即: 提供了一个更有利的反应形成酚氧自由基， 这使得聚合物相对稳定， 不会进一步发生氧化。此外， 受阻酚类抗氧剂在给出氢原子后生成寿命较长的酚氧自由基ArO*。由于酚氧自由基与苯环处于共扼体系中，因而比较稳定， 活性较低； 同时它又具有再捕获自由基的能力， 因此， 再一次终止链反应。