钛酸酯偶联剂可以改善碳酸钙表面改性效果

        在复合材料中所使用的填料大部分是天然的或人工合成的无机填料，都属于极性的，水不溶性物质。当它们分散于极性极小的有机高分子树脂时，往往因二者的极性差异而造成相容性不良，直接或过多的填充易导致材料的力学性能下降。因此采用物理或化学的方法对无机填料表面进行改性，使填料表面非极性化，从而提高其与树脂的相容性，进而提高复合材料制品的力学性能，具有一定的实际意义。

        填料的表面改性本实验采用表面化学改性方法中的干法处理，过程按1:1的比例(重量比)将钛酸酯偶联剂配成乙醇溶液，滴入烘干后的重质碳酸钙中并搅拌，时间控制在40～60分钟，使处理剂充分包覆在填料表面，然后将其放入烘箱中，温度控制在40℃左右，恒温3小时。

        与基体之间没有较强的相互作用，含有刚性微粒填料的聚合物模量也有所提高。复合体系力学性能的下降则是由于填料与树脂间极性的差异造成的。在填充体系中填料为分散相，实际上是被分割在基体树脂构成的连续相中。即使填料颗粒与基体树脂结合良好没有气泡和孔洞，但在受力截面上基体树脂的面积必然小于纯树脂纤维体系。由于填料与基体树脂间的作用力较弱，在承受外力作用时，基体树脂从颗粒表面被拉开，致使填充体系的强度较未填充体系有所下降。

        钛酸酯偶联剂含有两种类型的官能团，其中一端为易水解的短链烷氧基，当碳酸钙表面单分子层结合水作用而结合在碳酸钙填料表面，使填料表面非极性化，而偶联剂另一端的长链烷氧基则与UP树脂发生化学反应。钛酸酯偶联剂事实上起到了一种“桥联”的作用，改善了填料与树脂间的界面粘结。化学键理论认为通过化学键的形成而实现的界面粘结，理论上可以获得很高的粘结强度。对试件的测试结果表明经钛酸酯偶联剂改性后的填料填充UP树脂浇铸体、GFRP的强度、模量均有不同程度的提高。

    碳酸钙的加入使UP树脂浇铸体、GFRP的拉伸和弯曲强度显著下降，且随填料用量的增加而愈趋显著。而经钛酸酯偶联剂改性后的填料填充UP树脂浇铸体、GFRP的拉伸弯曲强度则较未改性的填充体系有显著提高，对碳酸钙有较好的表面改性效果。