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水体中由于钙离子的存在导致的结垢问题一直是海水淡化及其它化工、电力等领域亟待解决的难题。由于钙离子易与水体中各种酸根离子形成钙盐成为各种垢,引起设备表面结垢、造成管道堵塞及降低产品纯度等问题,造成严重的经济损失并且带来严重的安全隐患。结垢的形成过程十分复杂,影响因素众多,目前仍是学者们十分关注但却又未能完全解决的问题之一。 本文以聚丙烯(PP)为基本原料,以聚丙烯酸(PAA)为共混改性剂,通过共混改性法制备了不同PAA含量的碳酸钙阻垢工程塑料,试验考察了转速、搅拌时间、温度对塑料表面结垢附着的影响;以二甲苯为选择性溶剂,分别以丁酮、环己酮、乙醇为非溶剂制备了不同自由能表面的碳酸钙阻垢工程塑料。考察了不同聚丙烯试样的表面特性,包括表面自由能、表面粗糙度对碳酸钙结垢附着的影响。试验结果表明:1.55% PAA含量的PAA-PP复合塑料和以丁酮作为非溶剂处理的M-PP试样均具有良好的阻垢效果,最高阻垢效率分别可达92.77%、92.52%;转速、搅拌时间、试验温度都对塑料表面CaCO3结垢附着有较大影响;低表面能材料表面具有良好的阻垢效果,因为材料的表面成核位点少,不能提供足够的成核能使碳酸钙晶体在其表面上结晶生长成稳定的方解石晶型,导致结垢层疏松容易从表面脱落,试验暂未能发现表面粗糙度对结垢的影响关系。对所有试样表面的CaCO3晶体进行表征分析可知:CaCO3以方解石相生长附着在空白试样表面,而以球霰石、文石、方解石混合生长附着在具有阻垢效果的试样表面,方解石结垢层结实、紧密,在表面的粘附力大,而球霰石结垢层结构疏松,晶粒较小,在溶液水流的剪切力作用下容易脱离表面,从而达到阻垢效果。 在相分离法制备碳酸钙阻垢工程塑料过程中,非溶剂的加入,使得聚丙烯表面呈现不相同的表面形貌并且改变了试样的表面粗糙度;与空白试样N-PP相比,经丁酮作为非溶剂处理的M-PP表面自由能降低了60%,经其它非溶剂处理的聚丙烯试样的表面自由能也略有降低,C-PP和E-PP分别降低了14.2%和3.8%,降低幅度不明显。