重质碳酸钙具有价廉易得、无毒无味、热稳定性好等优点,是用途广泛的无机填料之一,但直接将重质碳酸钙填充于有机高分子基体中,两者分散性和相容性差,导致样品性能变差甚至无法正常使用。为了拓宽重质碳酸钙的应用领域,有必要对其进行表面改性处理。本文采用低能耗室温湿法改性,分别以铝酸酯偶联剂DL-411和硬脂酸钠作为改性剂对1250目重质碳酸钙进行改性,通过对改性后碳酸钙的吸油值、沉降体积、接触角等性能测试,优化了改性条件。聚丙烯是发展和应用广泛的一类通用塑料,但其低温易脆、成本高的缺点给其发展带来了一定的阻碍,本文将不同含量改性重质碳酸钙填充于聚丙烯中,测试复合材料的力学性能,并通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)对其形貌、结构进行表征,制得韧性提高、成本降低的碳酸钙/聚丙烯复合材料。本文研究内容主要包括:(1)通过控制单一变量法,测试改性重质碳酸钙吸油值、沉降体积、接触角等性能,探索改性剂含量、反应时间、转速、反应温度等因素对改性效果的影响,利用FT-IR、TGA检测证明改性剂的成功包覆,制备得到了具有低吸油值和沉降体积,高接触角的改性重质碳酸钙。与原料相比,铝酸酯改性重质碳酸钙吸油值降低47.0%,沉降体积降低45.8%,接触角高达136.3 o,而文献接触角为120.0 o,复合改性剂才能达到136.5 o;硬脂酸钠改性重质碳酸钙吸油值和沉降体积降低约50.0%,接触角为129.2 o,比文献值105.0 o高,结果表明制备改性重质碳酸钙疏水性优于文献值。(2)利用注塑成型的方法,研究重质碳酸钙含量对复合材料力学性能的影响,从而制备得到了成本降低,韧性提高的聚丙烯/碳酸钙复合材料。硬脂酸钠改性重质碳酸钙填充PP的最佳填充量为20%,与原料PP相比,冲击强度提高了15.7%,成本降低约2300元/吨;铝酸酯改性重质碳酸钙于聚丙烯中最佳填充量为30%,冲击强度提高了16.0%,成本降低约3500元/吨。比较发现两种复合材料的韧性优于原料PP的同时降低了生产成本。(3)为了最大程度地节约成本,改性碳酸钙于PP中的最大填充量为40%,通过添加增韧剂、提高β-PP含量的方法对材料韧性进行改善。当铝酸酯改性重质碳酸钙填充量为40%,加入5%增韧剂POE,成本比填充30%铝酸酯改性重质碳酸钙降低约1000元/吨,而韧性相差不大;当硬脂酸钠改性重质碳酸钙含量为40%时,期待形成具有低弹性模量、高冲击强度和热变形温度β-PP,弥补复合材料低温易脆的缺点,但β-PP在热力学上属于亚稳态,难以形成,还有待于进一步研究。综上:本文采用低能耗室温湿法改性方法制备得到低吸油值和沉降体积、高接触角的改性碳酸钙,改性效果优于文献值。将改性碳酸钙填充于PP中,利用注塑成型的方法制备得到成本降低、韧性提高的聚丙烯/重质碳酸钙复合材料。