硅酸鹽礦物增韌增強聚丙烯復合材料試驗研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、聚丙烯(PP)作為通用熱塑性塑料,力學性能優(yōu)良,但也存在低溫脆性、成型收縮率大、易老化等缺點。聚乙烯(PE)加工性能好,具有一定的剛性和良好的低溫沖擊性能,是PP改性的良好材料。彈性體乙烯-辛烯聚合物(POE)分子結構中不含有雙鍵,耐候性好,且具有較小的內(nèi)聚能,較高的剪切敏感性,其表觀剪切黏度對溫度的依耐性與PP相近,在熱穩(wěn)定性、加工性方面都顯示出無可比擬的優(yōu)勢。論文以馬來酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)作為增容劑,以低密度聚乙烯(L

2、DPE)或POE為增韌劑,以超細礦物微粉為增強劑,采用熔融共混工藝制備了PP/LDPE/白云母共混物和PP/POE/PP-g-MAH/白云母/硅灰石復合材料。對復合材料的拉伸性能、彎曲性能、沖擊性能進行了研究,采用掃描電子顯微鏡(SEM)、差示掃描量熱儀(DSC)對復合材料的形態(tài)結構和結晶行為進行了研究。 主要取得以下結果: (1)通過對硅灰石、白云母的表面改性改善礦物微粉的表面性能,提高與聚丙烯的粘結能力,確定了合適的

3、改性藥劑、用量及改性工藝。 (2)通過正交試驗及單因素試驗確定了PP/白云母/LDPE三元復合材料的最佳配方,并對其力學性能、流動性及熱學性能進行研究。表明定撓度彎曲強度、缺口沖擊強度、洛氏硬度、熔體流動速率和維卡軟化溫度都有所提高,分別提高了11.1%、13.2%、31.3%、91.89%和0.64%。拉伸強度和定撓度彎曲模量略有下降,拉伸強度從30.72MPa降低到30.54MPa,降低了0.5%。定撓度彎曲模量也降低了1.

4、43%。白云母粒度對復合材料性能的影響表明較適宜的粒度為d90=16.26μm。共混方式的研究發(fā)現(xiàn),采用直接共混較適宜。采用SEM研究復合材料沖擊斷面,對微觀形貌進行觀察,結果表明:改性白云母微粉的粒度宜細,用量宜少有利于分散。隨著LDPE用量的增加復合材料的沖擊性能提高。TG-DSC研究表明復合材料耐熱性均有所提高。 (3)通過正交及單因素試驗確定了PP/硅灰石/白云母/POE四元復合材料的最佳配方,并對其力學性能、流動性及熱

5、學性能進行研究,發(fā)現(xiàn)復合材料的拉伸強度達到30.16MPa,較純PP上升了21.27%,彎曲強度達到31.13MPa,上升了64.97%,彎曲模量為1220.11MPa,較純PP提高了64.97%,洛氏硬度為18.76,上升了22.61%,維卡軟化溫度為91.7℃,較純PP上升了24.93%。復合材料缺口沖擊強度基本保持不變,然而復合材料的斷裂伸長率大幅下降。采用SEM對復合材料沖擊斷面微觀形貌進行觀察,發(fā)現(xiàn)白云母、硅灰石的加入使復合材

6、料的沖擊斷面為韌性斷裂,粒度較大的白云母易在PP基體內(nèi)呈層狀分布,長徑比優(yōu)良的硅灰石在斷面處的取向整齊,易于提高基體的強度,POE以球狀顆粒分布在基體中,與基體黏結良好,有利于提高復合材料的沖擊強度,但POE并不能改善硅灰石及云母與PP基體的相容性。通過DSC非等溫結晶數(shù)據(jù)的研究,發(fā)現(xiàn)復合材料的結晶度有不同程度的提高,無機礦物粒子在復合材料熔融冷卻過程中有明顯的結晶誘導作用,為材料性能的提高提供了理論依據(jù)。DSC非等溫升溫曲線研究表明:

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