1．碳酸钙晶须在聚丙烯（PP）改性中的应用

    聚丙烯具有相对密度低、强度高、绝缘性能优良等良好的综合性能，然而在应用中有韧性差、成型收缩率大、耐寒性差等缺点。聚丙烯可以掺混碳酸钙、滑石粉、硅灰石、玻纤等无机填料，以此达到提高弯曲强度、冲击强度以及尺寸稳定性等改性目的，从而替代价格昂贵的工程塑料，用于汽车、化工、家电等高附加值领域。

    2． 碳酸钙晶须对PP加工性能的影响

    图3显示了两种不同晶型碳酸钙填料对PP加工性能的影响。从图中可观察到：用晶须填充PP时的扭矩值普遍低于填充轻质碳酸钙的试样。因此，用碳酸钙晶须填充的聚丙烯熔体容易流动，因此可以在加工温度、挤出速率上有更大的选择余地，实现更加高效的生产。

    3． 碳酸钙晶须对PP力学性能的影响

    由于晶须的尺寸极小，又是高纯材料，故没有（或很少）内部结构缺陷，因而强度远高于一般尺寸的同种材料。事实上新制备的晶须，由于没有表面蚀坑或裂纹，其强度接近晶体的理论强度。因此将它掺到塑料中时，具有优良的增强效果，弯曲弹性模量、弯曲强度、尺寸稳定性等大大提高。表3为在PP中加入20份不同填料的增强聚丙烯的物性值[7]。数据表明：滑石粉虽然价格低廉，但由于是直径为1μm~5μm的片状结构，因此增强效果不如碳酸钙晶须和玻纤好；碳酸钙晶须增强PP材料的拉伸、弯曲强度比玻纤增强稍差，但冲击强度要好于玻纤增强。此外，晶须增强PP材料的表面比玻纤要光滑得多。

    表3 增强聚丙烯的性能比较

    材 料 拉伸弹性模量/MPa 弯曲弹性模量/MPa Izod冲击强度/Nm.m-1

    聚丙烯 321 1420 35.1

    碳酸钙晶须增强聚丙烯 582 3900 68.5

    玻纤增强聚丙烯 610 4070 58.9

    滑石粉增强聚丙烯 431 2670 47.7

    图4是填充不同填料对PP拉伸强度的影响。可以发现：无论选择何种填料以及是否通过偶联剂处理，无机填料的引入均会使体系的拉伸强度下降，但是碳酸钙晶须对力学性能的影响优于普通轻质碳酸钙，经偶联剂处理后还可进一步改善性能。

    4． 碳酸钙晶须对PP冲击性能的影响

    图5为选用不同碳酸钙填料时PP的冲击强度随填充量的变化[8]。从中得知：未经偶联剂处理时，无论填充填料，都使冲击性能有劣化的趋势，但填充晶须时，冲击强度高于填充轻质碳酸钙的试样，说明晶须与轻质碳酸钙相比有一定的增韧作用。究其原因，Becher P．F．认为：当试样内部宏观裂纹前端或微裂纹发展到含有晶须的微区时，必须将其拔出或折断才能继续扩展，所以基体内的晶须有阻止裂纹扩展，加速能量逸散的作用，并因此达到增韧的目的。而轻质碳酸钙的颗粒为纺锤体或四方体，不能在裂纹发展过程中形成类似的结构，所以增韧效果较差。

    将晶须用偶联剂处理后，冲击性能明显提高，说明偶联剂可以有效的改善填料与基体之间的界面状况，增强了界面粘接强度，达到更好的增韧效果。

    图6为碳酸钙晶须与钛酸钾晶须填充PP性能的比较，发现碳酸钙晶须填充试样的冲击强度略高于钛酸钾晶须填充试样，原因是碳酸钙晶须的均匀性较好造成的。可见低成本的碳酸钙晶须在工业中的应用前景非常广泛。