纳米碳酸钙作为一种重要的无机粉体材料,广泛应用于塑料、橡胶、涂料、油墨和造纸等行业。由于纳米碳酸钙的比表面积和比表面能大,容易团聚,同时纳米碳酸钙表面亲水疏油,与高分子材料相容差,因此,需要对纳米碳酸钙表面进行改性,以满足在高分子材料中的应用。传统的改性工艺大多采用硬脂酸等小分子改性剂,在改性过程中流失严重,改性效果较差。本研究开发了一种新的改性工艺,通过聚合物乳液加入纳米碳酸钙浆液中,制备性能优异的高分子复合材料。首先以苯乙烯与丙烯酸丁酯为共聚单体,丙烯酸与丙烯酰胺为功能单体,合成了专用的苯丙乳液。研究了工艺参数对乳液合成的影响,结果表明:当乳液聚合反应温度85℃,反应时间3.5小时,丙烯酸丁酯与苯乙烯的比值为3/4,功能单体丙烯酰胺添加量为1.5%,丙烯酸添加量2%,乳液体系稳定,综合性能好。采用FT-IR与TEM对产物进行测试,乳胶粒呈现规则的80-120nm左右球型结构。将合成的苯丙乳液直接加入到制备的纳米碳酸钙浆液中,经过加热反应,使聚合物分子缠绕包覆在纳米碳酸钙粒子表面再经过离心并干燥,制备了聚合物包覆的改性纳米碳酸钙。研究了改性工艺、改性参数、聚合物乳液添加量等对纳米碳酸钙改性效果的影响。结果表明:当改性反应温度为85℃,反应2小时,离心机4000r/min离心,真空干燥,得到的改性纳米碳酸钙活化度为93%,吸油值28g DOP/100g,沉降体积为3.1ml/g,疏水性能好。采用TEM、SEM、粒度分布分析仪、TG、FT-IR测试,结果表明:改性后的纳米碳酸钙分布均匀,几乎没有团聚在一起,聚合物乳液均匀的包覆在纳米碳酸钙表面,包覆厚度约为5-15nm,红外显示在纳米碳酸钙中出现乳液特征峰,热重损失为12.7%,粒径分布在80-150nm。将改性后的纳米碳酸钙作为填料添加到聚丙烯材料中,制备纳米碳酸钙/聚丙烯复合材料。对比研究了不同改性方法、聚合物改性纳米碳酸钙包覆量、纳米碳酸钙添加量等对复合材料的力学性能影响,结果表明:在添加量为20%时,聚合物包覆量为15%,采用丙烯酰胺改性的苯丙乳液对纳米碳酸钙改性效果最好,添加到PP中力学性能表现优异。通过SEM、抗拉伸性能测试,结果表明:改性后纳米碳酸钙均匀分散在PP中,采用专用乳液改性纳米碳酸钙/PP复合材料抗拉伸强度达到37.8MPa,其力学性能优于小分子改性剂以及未改性碳酸钙复合材料。