硅酸鹽礦物增韌增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料試驗(yàn)研究.pdf

1、聚丙烯（PP）作為通用熱塑性塑料，力學(xué)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(diǎn)。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(jié)構(gòu)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(duì)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(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。論文以馬來(lái)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(xì)礦物微粉為增強(qiáng)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(fù)合材料。對(duì)復(fù)合材料的拉伸性能、彎曲性能、沖擊性能進(jìn)行了研究，采用掃描電子顯微鏡（SEM）、差示掃描量熱儀（DSC）對(duì)復(fù)合材料的形態(tài)結(jié)構(gòu)和結(jié)晶行為進(jìn)行了研究。 主要取得以下結(jié)果： （1）通過(guò)對(duì)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(jié)能力，確定了合適的

3、改性藥劑、用量及改性工藝。 （2）通過(guò)正交試驗(yàn)及單因素試驗(yàn)確定了PP/白云母/LDPE三元復(fù)合材料的最佳配方，并對(duì)其力學(xué)性能、流動(dòng)性及熱學(xué)性能進(jìn)行研究。表明定撓度彎曲強(qiáng)度、缺口沖擊強(qiáng)度、洛氏硬度、熔體流動(dòng)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(qiáng)度和定撓度彎曲模量略有下降，拉伸強(qiáng)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(duì)復(fù)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(fù)合材料沖擊斷面，對(duì)微觀形貌進(jìn)行觀察，結(jié)果表明：改性白云母微粉的粒度宜細(xì)，用量宜少有利于分散。隨著LDPE用量的增加復(fù)合材料的沖擊性能提高。TG-DSC研究表明復(fù)合材料耐熱性均有所提高。 （3）通過(guò)正交及單因素試驗(yàn)確定了PP/硅灰石/白云母/POE四元復(fù)合材料的最佳配方，并對(duì)其力學(xué)性能、流動(dòng)性及熱

5、學(xué)性能進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度達(dá)到30.16MPa，較純PP上升了21.27%，彎曲強(qiáng)度達(dá)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(fù)合材料缺口沖擊強(qiáng)度基本保持不變，然而復(fù)合材料的斷裂伸長(zhǎng)率大幅下降。采用SEM對(duì)復(fù)合材料沖擊斷面微觀形貌進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)白云母、硅灰石的加入使復(fù)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(zhǎng)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(qiáng)度，POE以球狀顆粒分布在基體中，與基體黏結(jié)良好，有利于提高復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度，但POE并不能改善硅灰石及云母與PP基體的相容性。通過(guò)DSC非等溫結(jié)晶數(shù)據(jù)的研究，發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的結(jié)晶度有不同程度的提高，無(wú)機(jī)礦物粒子在復(fù)合材料熔融冷卻過(guò)程中有明顯的結(jié)晶誘導(dǎo)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：