粉煤灰空心玻璃微珠对HDPE的力学性能和热稳定性的影响.pdf

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1、粉煤灰空心玻璃微珠对HDPE的力学性能和热稳定性的影响《上海塑料》2010年第3期(总第151期)粉煤灰空心玻璃微珠对HDPE的力学性’$11热稳定性的影响李军伟(天津城市建设学院材料科学与工程系，天津，300384)摘要研究了粉煤灰空心玻璃微珠(HGB)粒径对高密度聚乙烯(HDPE)力学性能的影响。结果表明：粒径小的HGB填充HDPE具有较高的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度和冲击强度，而且HGB的加入对HDPE的热稳定性影响不明显。关键词空心玻璃微珠；高密度聚乙烯；力学性能；热稳定性中图分类号：TQ320．66文献标识码：A文章编号：1009—5993(2O1O)O3—0039

2、—030前言236腻杰恩特机电有限高密度聚乙烯(HDPE)是应用最为广泛的通公司；用塑料，具有良好的机械加工和使用性能，但其刚塑料注射机，HTF58X1，宁波海天集团股份有性较差，软化点偏低等缺点限制了其更为广泛的应限公司；用。采用无机填料填充改性可以提高HDPE的综微机控制电子万能试验机，CMT6104，深圳新合力学性能。粉煤灰空心玻璃微珠(HGB)是从电三思材料检测有限公司；厂固体废弃物粉煤灰中提取出的一种轻质中空球摆锤冲击试验机，ZBC一25B，深圳新三思材料状无机填料，具有中空、质轻、耐高温、隔热保温等检测有限公司；多种优点。它可作为无机填料用于塑料改性，在塑扫描电子显微

3、镜，X一650，日本日立公司；料中加入HGB，一方面可以显著降低材料的成本；热重分析仪，TG／DTA6300，日本精工公司。另一方面还可改善材料加工流动性能，提高材料的1．3试样制备刚度和强度口。]。经KH550表面改性后的两种粒径的HGB与本文采用HGB填充改性HDPE，研究了HGBHDPE混合，控制HGB的质量分数分别为5、的粒径对HDPE力学性能的影响；并且初步研究10、15％和20，在双螺杆挤出机上挤出造粒，了HGB对HDPE热稳定性的影响。所得粒料干燥后采用塑料注射机注射成测试样品。1．4性能测试1实验部分拉伸强度：按GB／T1040—1992测试；1．1主要原料弯曲强

4、度：按GB／T9341—2000测试；HDPE，DGDA6098，中石化齐鲁分公司；冲击强度：按GB／T1043—1993测试。硅烷偶联剂，KH550，天津市江天统一科技有TG：温度范围25℃～800℃，升温速率为20限公司；℃／min。粉煤灰空心玻璃微珠HGBl(粒径8O～1202结果与讨论tLm)，HGB2(粒径120～150tLm)，自制。2．1SEM分析选用HGB1填充HDPE，断面形貌如图1所收稿日期：2010—07—26示。由图1可见，HGB能够在HDPE中均匀分作者简介：李军伟(1978一)，男，讲师，研究方向：功能复合材料。散，没有聚集现象。HGB的质量分数为59

5、／6时，连一39—粉煤灰空心玻璃微珠对HDPE的力学性能和热稳定性的影响《上海塑料》2010年第3期(总第151期)续相为HDPE，HGB零落分散于HDPE基体中；HGB的质量分数增加到15％，可以观察到有少量HGB碎片存在，没有观察到微珠脱落留下的空洞，说明HGB与基体树脂的结合较好；当受到外力作骥用时HGB不会发生整体脱落。堡w(HGB)／(％)图2HGB粒径对HDPE拉伸强度的影响Fig2EfectsofHGBparticlesizeonthetensilestrengthofHDPE料廿蔷w(HGB)／(％)图3HGB粒径对HDPE断裂伸长率的影响Fig．3Efectso

6、fHGBparticlesizeontheelongationatbreakofHDPE(b)∞(HGB)一15图1HGB填充的HDPE断面SEM照片提高材料的刚性，提高弯曲强度。HGB的质量分Fig1SEMmicrographsoffracturesurfaceofHDPE数进一步增大，弯曲强度则迅速下降，可能是由于HGB用量过多，使复合材料体系极易呈聚集状态，2．2HGB粒径对HDPE力学性能的影响产生了应力集中，导致弯曲强度下降。同时观察到2．2．1拉伸性能粒径小的HGB填充HDPE的弯曲强度高于粒径HGB粒径对HDPE的拉伸强度和断裂伸长大的HGB的填充效果。率的影响，如

7、图2和图3所示。由图2，3可知：随着HGB的质量分数增加，HDPE的拉伸强度和断裂伸长率都呈现线性增加的趋势，说明加入HGB对HDPE起到了显著增强的效果，而粒径小的HGB填充HDPE的拉伸强度和断裂伸长率相对较大。这是由于粒径小的HGB分散性更好，不易发生聚集现象，故拉伸性能稍高。2．2．2弯曲强度图4为HGB粒径对HDPE弯曲强度的影响。由图4可知：HGB1和HGB2的加入使HDPE的w(HGB)／(％)弯曲强度呈现相同的变化趋势，即：先上升后下降，圈4HGB粒径对HDPE弯