煤矸石填充熱塑性聚合物復合材料的制備及斷裂破壞行為研究.pdf

1、本文研究了利用煤矸石作為填料，對PVC，PP，PE等聚合物進行填充制備低成本復合材料的可行性，并運用基本斷裂功(EWF)方法研究了部分材料的結構形態(tài)，煤矸石含量等因素對材料斷裂破壞行為的影響。 在研究乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA，VA含量28％)用量對聚氯乙烯(PVC)/EVA共混物相形態(tài)影響時，通過基本斷裂功方法分析不同組成共混物斷裂行為的變化趨勢，發(fā)現(xiàn)共混物相形態(tài)的變化對材料的斷裂韌性有較大的影響。在EVA用量較低(低于7

2、phr)時，共混物中的EVA．彈性體基本上都是以細小粒徑的獨立粒子分布的。隨EVA用量增加，PVC/EVA共混物的EVA粒子數(shù)量增多，間距減小，材料的比基本斷裂功w<,e>值逐漸增大。共混物w<,e>值的增大主要決定于成頸．撕裂階段，因為屈服前的比基本斷裂功w<,e,y>均有所減小，而屈服后比斷裂功w<,e,n>隨EVA的增加而顯著增大。當EVA用量增加到9phr時，粒子間出現(xiàn)顯著的粘連現(xiàn)象，材料w<,e>值則出現(xiàn)較大的下降，其中w<,

3、e.y>和w<,e,n>同時減小。另一方面，隨EVA用量增加(0-9phr)，材料的比非基本斷裂功βW<,p>均變化不明顯。在對PVC/EVA共混體系的研究基礎上選擇適當配方添加煤矸石研究了EVA包覆的煤矸石含量對PVC/EVA/煤矸石三元復合材料力學性能的影響。結果表明，隨包覆煤矸石含量的增加，復合材料的拉伸強度下降，下降幅度隨添加量保持一致，復合材料的斷裂伸長率也隨包覆煤矸石的增加而降低。同時隨包覆煤矸石含量的增加，復合材料的沖擊強

4、度出現(xiàn)大幅度下降，但隨著包覆煤矸石粒子含量的繼續(xù)增加，復合材料的沖擊強度幾乎保持一致。通過控制加工工藝，在PP中大量添加用EPDM包裹的廉價煤矸石填料，同時，通過加入EPDM改性并控制材料內(nèi)部結構獲得具有一定性能的廉價復合材料。試驗結果表明，EPDM的包覆能有效增加煤矸石與基體間的聯(lián)系，改善其在基體中的分散。添加EPDM包覆煤矸石的核一殼狀母料，復合材料的沖擊強度出現(xiàn)大幅度降低，但當煤矸石含量大于18wt-％，復合材料的沖擊強度隨母料含

5、量的繼續(xù)增加而維持在11KJ.m<'2>左右，其降低幅度小于直接添加煤矸石的煤矸石/PP二元復合材料。拉伸強度及斷裂韌性(w<,e>)隨母料的加入都有所降低，但在煤矸石含量小于18wt-％時降低幅度較小，當煤矸石含量大于18wt-％時降幅較大，與直接添加煤矸石的PP二元復合材料相比，性能降低幅度較小。 在用煤矸石填充PE制備薄膜的研究中采用不同方法對煤矸石進行了表面處理，研究結果表明，用煤矸石填充能夠吹塑出具有一定性能的PE膜，