聚丙烯（PP）复合材料的制备与性能研究是当前国内外材料领域的热门方向。这类复合材料不仅能有效降低材料成本，更能显著改善PP基体的综合性能，拓展其应用边界。在PP复合材料体系中，若引入甘蔗渣（BF）作为填充相，可充分利用农业废弃物资源，进一步提升材料的环保价值，符合绿色材料发展趋势。

纳米碳酸钙作为一种新型无机补强剂，凭借其尺寸微小、比表面积大的结构优势，成为近年PP改性研究的焦点材料。将纳米碳酸钙与PP复合，能够有效分散材料内部应力，显著增强聚合物的韧性。然而，纳米碳酸钙表面呈强极性，与非极性的PP基体相容性极差，直接填充易导致复合材料力学性能、加工性能下降，因此必须对其进行表面改性处理，以优化界面结合状态。

一、纳米碳酸钙表面改性剂的选择

在纳米碳酸钙表面改性研究中，钛酸酯偶联剂与铝酸酯偶联剂是两类常用改性剂，二者改性效果与应用特性存在明显差异：经铝酸酯偶联剂改性后的纳米碳酸钙，在PP基体中的分散性显著提升，同时复合材料的白度有所上升，且改性剂成本相对可控，无明显健康危害风险；而钛酸酯偶联剂改性体系存在诸多不足，不仅改性剂本身价格较高，且具有潜在的人体健康危害，改性后产品的白度还会出现明显下降。综合性能、成本及安全性考量，铝酸酯偶联剂是该类复合材料中纳米碳酸钙改性的优选方案。

二、纳米碳酸钙含量对PP/BF复合材料性能的影响

以铝酸酯偶联剂改性后的纳米碳酸钙为补强相，系统探究其含量对PP/BF复合材料结构与性能的影响，实验结果如下：

（一）力学性能优化效果显著

纳米碳酸钙的加入可有效提升PP/BF复合材料的力学性能，且存在最优填充比例。当纳米碳酸钙填充质量分数为9%时，复合材料的力学性能达到峰值：与未添加纳米碳酸钙的PP/BF复合材料相比，其拉伸强度提高20.7%，弯曲强度提高14.6%，缺口冲击强度提高20.0%。这一结果表明，适量的改性纳米碳酸钙可通过应力分散作用，同步提升材料的刚性与韧性。

（二）化学结构保持稳定

红外光谱等结构表征结果显示，纳米碳酸钙的填充的对PP/BF复合材料的化学结构基本无影响，体系中未生成新的化学键。这说明纳米碳酸钙与PP、BF之间主要通过物理作用结合，改性过程未破坏基体本身的化学稳定性，为材料性能的可控调节提供了保障。

（三）热稳定性逐步提升

热重分析结果表明，随着纳米碳酸钙添加量的增加，PP/BF/纳米碳酸钙复合材料的热稳定性呈逐渐上升趋势。纳米碳酸钙的高热稳定性及在基体中的分散阻隔作用，延缓了聚合物的热降解进程，提升了材料的热使用温度范围。

（四）界面相容性与分散性改善

铝酸酯偶联剂的改性作用及纳米碳酸钙的填充，可改善PP/BF复合材料的表面相容性。当纳米碳酸钙质量分数为9%时，复合材料的界面结合状态最佳，纳米碳酸钙粒子在PP/BF基体中实现均匀分散，无明显团聚现象，此时材料的综合性能协同最优。

三、材料应用前景——汽车专用材料领域

基于上述优异性能，PP/BF/纳米碳酸钙复合材料在汽车专用材料领域展现出广阔应用前景。将其用于汽车零部件生产，不仅能显著提升改性塑料的刚性、韧性、弯曲强度等关键力学性能，还赋予材料良好的滞热性，可满足汽车零部件的使用要求。同时，甘蔗渣的引入降低了对石化资源的依赖，纳米碳酸钙的填充替代了部分PP基体，大幅降低了经济型汽车的生产成本，符合汽车工业轻量化、绿色化的发展趋势。

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