增韌聚甲醛復合材料的制備及性能研究.pdf

1、聚甲醛（POM）因其高強度、高剛度等優(yōu)異的機械性能，被譽為“塑料中的金屬”，是替代金屬制品較為理想的工程塑料，在材料領(lǐng)域得到越來越廣泛的應用。
　　然而由于POM分子鏈結(jié)構(gòu)規(guī)整，無側(cè)基，在成型過程中極易結(jié)晶，生成尺寸較大的球晶。當制品受到外力沖擊時,這些大尺寸球晶易成為應力集中點,導致材料破壞。POM缺口敏感性大，沖擊韌性差的缺點，極大地限制了其應用范疇。因此，亟需對POM進行增韌改性，開發(fā)韌性優(yōu)異的POM產(chǎn)品。目前，國內(nèi)外對于P

2、OM的增韌研究較多，但產(chǎn)品在增韌的同時其它力學性能下降較明顯。所以，聚甲醛的增韌改性至今仍是高分子學術(shù)界及工業(yè)界的一大難題。為此，本論文采用熔融共混法對熱塑性聚氨酯彈性體（TPU）和無機剛性粒子納米碳酸鈣（nano-CaCO3）改性POM進行了制備，并對所制備的增韌POM復合材料的各項性能進行深入考察，得到以下結(jié)論：
　　一、本論文采用不同硬度的彈性體TPU對POM進行增韌改性，成功制備了TPU增韌POM復合材料。研究表明：硬度為

3、65HA的TPU能夠較大程度細化POM晶粒，有效降低基體結(jié)晶度。當TPU添加量為40％時，復合材料的缺口沖擊強度提高了11倍。采用增容劑M與TPU復配，能夠有效改善POM與TPU之間的界面粘結(jié)作用，POM的晶粒得到進一步細化，所得復合材料的綜合力學強度較未加增容劑的體系有所提高。
　　二、將POM和無機剛性粒子碳酸鈣（CaCO3）通過雙螺桿熔融擠出的方法制得了CaCO3增韌改性POM復合材料，考察了CaCO3的粒徑大小、含量及加工

4、工藝對POM性能的影響。實驗結(jié)果表明：在粒徑為1 m、90nm和60nm的CaCO3中，納米級CaCO3對POM有良好的增韌效果，并且粒徑越小，增韌效果越好。從試樣結(jié)晶形貌分析可知，納米粒子的加入能夠有效細化基體晶粒，起到增韌改性的作用。當粒徑為60nm的CaCO3含量為1%時，體系的缺口沖擊強度達到最大值6.5kJ/m2，是未改性POM的1.5倍。采用二次混煉的加工工藝制備的復合材料，納米粒子在基體中分散更為均勻，基體樹脂的晶粒細化更

5、明顯，與一步法制備的復合材料相比基體樹脂的力學性能得到有效地提高。
　　三、將硬度為65HA的彈性體TPU和粒徑為60nm的CaCO3進行復配，制備POM/TPU/nano-CaCO3三元復合材料，考察了納米粒子用量及加工工藝對復合材料力學性能及微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)的影響。結(jié)果表明，用nano-CaCO3與TPU預先混合制成母粒再與POM共混，得到的復合材料中POM晶粒發(fā)生明顯細化，材料的缺口沖擊強度高達12.5kJ/m2。此工藝下制備的