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(xué)術(shù)發(fā)展和技術(shù)進步最活躍的領(lǐng)域，其中填充改性是塑料改性的重要手段。在PVC塑料應(yīng)用中，幾乎所有PVC制品（透明制品除外）都使用了碳酸鈣復(fù)合體系進行改性，而近年來稀土材料的應(yīng)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(xué)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(dǎo)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(xué)性能為代價、改性塑料的力學(xué)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(guān)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(guān)注熱點，但真正實現(xiàn)納米塑料復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化的品種還非常少，應(yīng)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(guān)注。
在PVC應(yīng)用中，CaCO3改性技術(shù)目前應(yīng)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(xué)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(yīng)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(yīng)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(shè)計技術(shù)，應(yīng)用計算機輔助優(yōu)化設(shè)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(yīng)，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(fù)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(fù)合體系具有更均衡的韌性和剛性。可降低PVC復(fù)合物的熔融粘度，改善加工流動性能，提高生產(chǎn)效率�？蓪VC／CaCO3復(fù)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(shè)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(shè)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(xué)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(xué)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(dǎo)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(xué)性能為代價、改性塑料的力學(xué)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(guān)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(guān)注熱點，但真正實現(xiàn)納米塑料復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化的品種還非常少，應(yīng)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(guān)注。
在PVC應(yīng)用中，CaCO3改性技術(shù)目前應(yīng)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(xué)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(yīng)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(yīng)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(shè)計技術(shù)，應(yīng)用計算機輔助優(yōu)化設(shè)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(yīng)，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(fù)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(fù)合體系具有更均衡的韌性和剛性。可降低PVC復(fù)合物的熔融粘度，改善加工流動性能，提高生產(chǎn)效率�？蓪VC／CaCO3復(fù)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(shè)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(shè)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(xué)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。
