OMMT、nano-CaCO3增強增韌HDPE的研究.pdf

1、高密度聚乙烯（HDPE）以其突出的化學性質穩(wěn)定，耐腐蝕性和使用壽命長等特點，成為廣泛使用的水管、燃氣管材料，但其強度低，易變形，不耐熱，易燃燒，這極大地限制了其應用范圍。本文采用熔融共混法，制備了HDPE/OMMT、HDPE/CaCO3以及HDPE/OMMT/CaCO3納米復合材料，并對其微觀結構、結晶性能、力學性能和耐熱性能等進行了較為系統(tǒng)的研究，討論了HDPE-g-MAH增容無機粒子機理、OMMT增強機理、CaCO3的增韌機理以及O

2、MMT、CaCO3協(xié)同增強增韌的機理，還研究了HDPE/OMMT/CaCO3納米復合材料的斷裂行為。
　　首先，研究了HDPE-g-MAH用量對HDPE/OMMT、HDPE/CaCO3納米復合材料的結構與性能的影響。實驗結果表明選用適量的HDPE-g-MAH，可以提高納米OMMT和納米CaCO3的分散性及其與基體 HDPE的相容性。力學性能測試表明：當CaCO3:HDPE-g-MAH=1:1時，HDPE/CaCO3納米復合材料具有

3、最佳的韌性；當OMMT:HDPE-g-MAH=1:2時，HDPE/OMMT納米復合材料具有最大的屈服強度。
　　其次，在保持OMMT:HDPE-g-MAH=1:2和CaCO3:HDPE-g-MAH=1:1不變條件下，分別研究了納米OMMT和納米CaCO3含量對HDPE基二元復合材料的結構與性能的影響。XRD測試分析表明：HDPE/OMMT復合材料均有插層結構的形成，且隨著納米OMMT用量的增加HDPE分子鏈插入OMMT片層變得越困

4、難。SEM觀察結果表明，少量的納米OMMT和納米CaCO3在HDPE基體中具有較好的分散性及相容性；較多納米OMMT和納米CaCO3粒子在HDPE中會形成團聚顆粒。力學性能測試分析表明：納米CaCO3的加入提高了HDPE的沖擊韌性且CaCO3含量為3％時復合材料沖擊韌性達到最大為14.05KJ/m2，比HDPE增加了27.61%；OMMT的加入提高了復合材料的屈服強度且 OMMT含量為3%復合材料的屈服強度達到最大為26.04 MPa，

5、比 HDPE提高了7.87%。維卡軟化溫度測試分析表明：OMMT、CaCO3用量增加時，HDPE/OMMT、HDPE/CaCO3納米復合材料的耐熱性能都有所提高。
　　最后，研究了OMMT含量為2%和CaCO3含量為3%時的HDPE/OMMT/CaCO3三元納米復合材料的結構與性能，并討論了相容劑的影響。XRD測試分析表明：HDPE-g-MAH不僅能較為有效的促進HDPE/OMMT/CaCO3納米復合材料形成插層結構，同時還能促進

6、HDPE結晶度的提高。SEM結果揭示了：HDPE-g-MAH和SEBS-g-MAH能夠促進OMMT、CaCO3粒子的分散且還能提高OMMT、CaCO3粒子與HDPE的界面相容性。PE2m3ca7s具有最好的沖擊韌性； PE2m3ca7h具有最大屈服強度為27.67MPa，比純HDPE提高了14.72%，這是因為在HDPE-g-MAH作用下CaCO3粒子與OMMT粒子協(xié)同增強的結果。維卡軟化溫度測試表明：HDPE-g-MAH加入提高了復合