塑料改性技術(shù)由于能降低塑料材料及制品成本、改善材料性能或賦予材料新的功能用途，已成為近二三十年來高分子材料學術(shù)發(fā)展和技術(shù)進步最活躍的領域，其中填充改性是塑料改性的重要手段。在PVC塑料應用中，幾乎所有PVC制品（透明制品除外）都使用了碳酸鈣復合體系進行改性，而近年來稀土材料的應用，更讓PVC制品的品質(zhì)實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。
眾所周知，剛性和韌性是塑料制品兩個重要性能指標，改性過程中如何保證塑料制品同時具有良好的剛性和韌性，是長期以來材料科學研究的重要課題之一。20世紀80年代以來，無機剛性粒子增韌理論和界面誘導理論的出現(xiàn)和發(fā)展，改變了以往填充改性塑料必須以犧牲材料某種力學性能為代價、改性塑料的力學性能隨填充量的增加而下降的情況，使CaCO3等傳統(tǒng)意義的無機填料變成可顯著提高塑料性能的一種功能性材料。
如果有關CaCO3的改性技術(shù)能進一步提升，則可改善并提高PVC制品性能，或在保證用戶使用性能前提下，進一步提高其用量、減少樹脂的用量，帶來明顯的經(jīng)濟、社會效益。另外，納米材料和納米技術(shù)現(xiàn)在已成為舉世關注熱點，但真正實現(xiàn)納米塑料復合材料產(chǎn)業(yè)化的品種還非常少，應用技術(shù)尚未開發(fā)成功。在這種情況下，稀土材料以其自身元素獨特的外電子層結(jié)構(gòu)決定了其化合物具有很多奇特的功能，并在PVC改性研究中，引起了越來越多的關注。
在PVC應用中，CaCO3改性技術(shù)目前應用最多、效果較好的是偶聯(lián)劑活化技術(shù)。但因有機偶聯(lián)劑的有機鏈段短，與基體作用小，對材料力學性能的提高有限，滿足不了目前市場上迫切要求提高改善制品性能、進一步降低成本的發(fā)展需要。北京市化工研究院、廣東煒林納公司等單位通過大量的實驗研究，開發(fā)出針對PVC應用體系，利用稀土元素合成了稀土表面處理劑，經(jīng)其活化處理的CaCO3應用在UPVC制品中，不僅改善了其加工性，還同時提高了制品的剛性和韌性，并具有可觀的經(jīng)濟效益和良好的環(huán)境效益。
不過，使用稀土單一元素作原料，合成產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定，但價格昂貴，市場競爭力不強，而采用稀土混合物作原料，可大大降低成本。為此研究人員通過借助實驗優(yōu)化設計技術(shù)，應用計算機輔助優(yōu)化設計，通過優(yōu)選有機配體的品種、比例，在合適催化劑條件下與適量的輕稀土氧化物反應，合成出一種大分子結(jié)構(gòu)的稀土化合物。這種化合物與微細化CaCO3通過獨特的包裹復合技術(shù)，形成核－殼結(jié)構(gòu)的WMH改質(zhì)劑，用作PVC增韌增剛改性劑。實驗表明，這種改性劑與PVC樹脂相容性好，能夠充分均勻分散，與PVC混合料各組分的協(xié)效性好，在提高材料剛性、耐熱性及尺寸穩(wěn)定性的同時，能提高材料韌性。綜合性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)偶聯(lián)劑活化的填充改性劑，使PVC復合體系具有更均衡的韌性和剛性。可降低PVC復合物的熔融粘度，改善加工流動性能，提高生產(chǎn)效率。可對PVC／CaCO3復合體系實現(xiàn)增量改性，進一步減少樹脂用量，保持制品性能不變或改善性能，降低生產(chǎn)成本。使用方便，經(jīng)濟實用，無需改變原生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設備，其綜合性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)偶聯(lián)改性CaCO3。出于降低成本和改善加工性能或使用性能需要，市場上幾乎所有PVC非透明制品均使用碳酸鈣填充改性。這些制品多數(shù)質(zhì)量是可滿足用戶要求的，但也有一些是屬降低產(chǎn)品質(zhì)量來獲取利潤的。由于競爭發(fā)展需要，市場上迫切需要提高質(zhì)量或保持質(zhì)量又可降低成本的新材料問世。稀土活化CaCO3填充料，以無需改變原生產(chǎn)工藝、設備條件，即可提高、改善或保持制品性能、加工性能，并進一步降低制品成本，減少樹脂用量等特點，深受客戶歡迎。用之改性的PVC材料生產(chǎn)的門窗型材、UPVC排水管、壁板等產(chǎn)品，制品韌性、彈性、外觀均優(yōu)于傳統(tǒng)配方，且降低了綜合成本。
我國的稀土和碳酸鈣資源都十分豐富，這種新型改性技術(shù)充分利用了我國稀土資源中的低附加值原料，對發(fā)展我國稀土工業(yè)、提升傳統(tǒng)產(chǎn)品附加值、帶動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展都將起到積極的作用。同時新技術(shù)改善了以往填充改性塑料必須以犧牲材料某種力學性能和加工性能為代價，使CaCO3由傳統(tǒng)意義的無機填料變成新型功能材料，相對于偶聯(lián)活化填料可實現(xiàn)高填充、進一步減少樹脂用量，有利于發(fā)展我國高填充CaCO3環(huán)境友好型塑料產(chǎn)品，減輕環(huán)境污染，從而進一步提升我國塑料工業(yè)的整體水平。
眾所周知，剛性和韌性是塑料制品兩個重要性能指標，改性過程中如何保證塑料制品同時具有良好的剛性和韌性，是長期以來材料科學研究的重要課題之一。20世紀80年代以來，無機剛性粒子增韌理論和界面誘導理論的出現(xiàn)和發(fā)展，改變了以往填充改性塑料必須以犧牲材料某種力學性能為代價、改性塑料的力學性能隨填充量的增加而下降的情況，使CaCO3等傳統(tǒng)意義的無機填料變成可顯著提高塑料性能的一種功能性材料。
如果有關CaCO3的改性技術(shù)能進一步提升，則可改善并提高PVC制品性能，或在保證用戶使用性能前提下，進一步提高其用量、減少樹脂的用量，帶來明顯的經(jīng)濟、社會效益。另外，納米材料和納米技術(shù)現(xiàn)在已成為舉世關注熱點，但真正實現(xiàn)納米塑料復合材料產(chǎn)業(yè)化的品種還非常少，應用技術(shù)尚未開發(fā)成功。在這種情況下，稀土材料以其自身元素獨特的外電子層結(jié)構(gòu)決定了其化合物具有很多奇特的功能，并在PVC改性研究中，引起了越來越多的關注。
在PVC應用中，CaCO3改性技術(shù)目前應用最多、效果較好的是偶聯(lián)劑活化技術(shù)。但因有機偶聯(lián)劑的有機鏈段短，與基體作用小，對材料力學性能的提高有限，滿足不了目前市場上迫切要求提高改善制品性能、進一步降低成本的發(fā)展需要。北京市化工研究院、廣東煒林納公司等單位通過大量的實驗研究，開發(fā)出針對PVC應用體系，利用稀土元素合成了稀土表面處理劑，經(jīng)其活化處理的CaCO3應用在UPVC制品中，不僅改善了其加工性，還同時提高了制品的剛性和韌性，并具有可觀的經(jīng)濟效益和良好的環(huán)境效益。
不過，使用稀土單一元素作原料，合成產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定，但價格昂貴，市場競爭力不強，而采用稀土混合物作原料，可大大降低成本。為此研究人員通過借助實驗優(yōu)化設計技術(shù)，應用計算機輔助優(yōu)化設計，通過優(yōu)選有機配體的品種、比例，在合適催化劑條件下與適量的輕稀土氧化物反應，合成出一種大分子結(jié)構(gòu)的稀土化合物。這種化合物與微細化CaCO3通過獨特的包裹復合技術(shù)，形成核－殼結(jié)構(gòu)的WMH改質(zhì)劑，用作PVC增韌增剛改性劑。實驗表明，這種改性劑與PVC樹脂相容性好，能夠充分均勻分散，與PVC混合料各組分的協(xié)效性好，在提高材料剛性、耐熱性及尺寸穩(wěn)定性的同時，能提高材料韌性。綜合性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)偶聯(lián)劑活化的填充改性劑，使PVC復合體系具有更均衡的韌性和剛性。可降低PVC復合物的熔融粘度，改善加工流動性能，提高生產(chǎn)效率。可對PVC／CaCO3復合體系實現(xiàn)增量改性，進一步減少樹脂用量，保持制品性能不變或改善性能，降低生產(chǎn)成本。使用方便，經(jīng)濟實用，無需改變原生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設備，其綜合性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)偶聯(lián)改性CaCO3。出于降低成本和改善加工性能或使用性能需要，市場上幾乎所有PVC非透明制品均使用碳酸鈣填充改性。這些制品多數(shù)質(zhì)量是可滿足用戶要求的，但也有一些是屬降低產(chǎn)品質(zhì)量來獲取利潤的。由于競爭發(fā)展需要，市場上迫切需要提高質(zhì)量或保持質(zhì)量又可降低成本的新材料問世。稀土活化CaCO3填充料，以無需改變原生產(chǎn)工藝、設備條件，即可提高、改善或保持制品性能、加工性能，并進一步降低制品成本，減少樹脂用量等特點，深受客戶歡迎。用之改性的PVC材料生產(chǎn)的門窗型材、UPVC排水管、壁板等產(chǎn)品，制品韌性、彈性、外觀均優(yōu)于傳統(tǒng)配方，且降低了綜合成本。
我國的稀土和碳酸鈣資源都十分豐富，這種新型改性技術(shù)充分利用了我國稀土資源中的低附加值原料，對發(fā)展我國稀土工業(yè)、提升傳統(tǒng)產(chǎn)品附加值、帶動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展都將起到積極的作用。同時新技術(shù)改善了以往填充改性塑料必須以犧牲材料某種力學性能和加工性能為代價，使CaCO3由傳統(tǒng)意義的無機填料變成新型功能材料，相對于偶聯(lián)活化填料可實現(xiàn)高填充、進一步減少樹脂用量，有利于發(fā)展我國高填充CaCO3環(huán)境友好型塑料產(chǎn)品，減輕環(huán)境污染，從而進一步提升我國塑料工業(yè)的整體水平。
