设计性实验 姚圣

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1、微米SiO2增韧PP姚圣高分子材料与公程220071002摘要:将微米SiO2和不同分数的偶联剂混合，并填充到聚丙烯（pp）中，制成聚丙烯/微米SiO2填充复合材料样品。并对纯聚丙烯、聚丙烯/微米SiO2填充复合材料的机械性能进行对比研究。验证其经过SiO2填充后的复合材料的性能有了显著的提高。1前言(一)聚丙烯及填充剂简介聚丙烯(PP)是一种性能优良的热塑性合成树脂，具有优良的刚性、高的热变形温度、易成型加工、电绝缘性和卓越的耐折叠性。因而广泛地应用于工业制品、日用品、包装薄膜、纤维、涂料等领域。在五大通用塑料中．

2、产量仅次于聚乙烯和聚氯乙烯，国内消费量仅次于聚乙烯位列第二位。但PP也存在韧性差．对缺口敏感、不耐磨、成型收缩率大等缺点。随着塑料工业的迅速发展和人们对高附加恒产品需求量的增加．PP工业需要调整产品结构，开拓新的应用领域.增加新型高性能的品种、牌号，大力研究开发PP改性技术和PP改性产品．促使PP向工程塑料及功能材料方向发展。在对聚丙烯（pp）的填充改性中，常常是加入一定量的无机填料、有机填料来提高制品的刚性、耐热性、尺寸稳定等性能，并能降低材料成本。填充聚丙烯（pp）的无机填料有：云母粉、碳酸钙、硅酸盐、滑石粉、玻

3、璃微珠、蒙脱土、硅藻土、金属氧化物等。有机填料有：木粉、稻壳粉、花生壳粉等。于无机物是当今成本最低、应用最广泛的塑料改性材料，国内外对无机填料的研究十分广泛，因此我着重的介绍无机填料。以下是对几种常见的填充材料的介绍：(1)碳酸钙碳酸钙价格低廉、来源丰富、无毒、物刺激性气味、白度好儿折射率低、易于着色、粒度分布均匀、能增进塑料色泽、改进染色性；另外碳酸钙是球形结构切不含α-石英，所以对加工机械无磨损。(2)硅酸盐类包括滑石粉、云母粉、石棉和陶土等。滑石粉为片状机构，粒度越细效果越好。滑石粉可提高制品的硬度、电绝缘性能

4、。滑石粉使用时表面要处理，处理方法可采用加矿物脱活剂、润滑剂、加工助剂和偶联剂等。表面处理以后的滑石粉的加入，可使聚丙烯的性能大大改善。云母粉是多种铝硅酸盐的总称，主要品种有白云母和金云母。云母为鳞片状，具有玻璃般光泽。它们有卓越的耐候性、耐化学腐蚀性、耐热性和低的热传导效率、电绝缘和无毒性，可吸收紫外线。(1)玻璃珠玻璃珠是一种表面光滑的微小玻璃球，具有光滑的球形外表，各向同性且无尖锐边角，质量均匀。添加后粘度变化较小，磨耗小、表面状态好、有滚珠轴承的作用，可改进塑料的细部成型性、改进接缝性，有利于改善体系的加工流

5、动性。玻璃为主的膨胀系数小，且分散性好，可有效防止塑料制品的变形。(2)炭黑是一种以碳元素为肢体的极细的黑色粉末，有炉黑、槽黑、热烈黑、乙炔黑和灯黑。可提高制品的耐光老化性，可降低制品的表面电阻，起抗静电作用，也可起着色剂的作用(3)钛白粉钛白粉的化学成分为二氧化钛，有金红石型和锐钛型，金红石型是最稳定的结晶形态结构致密，硬度、耐候性和抗粉化性等优于锐钛型，低大气中的各种化学物质稳定，不溶于水，耐热性好。钛白粉加入以后不仅可提高产品百度，还可以减少紫外线的破坏作用，可提高聚丙烯的光老化性能，还可提高制品的刚性、硬度和

6、耐磨性。(4)氢氧化铝为白色粉末，热分解时可吸收大量的热，无毒、不挥发。用氢氧化铝对塑料改性以后可提高塑料的阻燃性、电绝缘性，另外还具有消烟作用。（二）聚丙烯填充技术研究利用橡胶或弹性体虽可显著地增加PP的韧性，但同时却降低了共混物的模量、强度和热变形温度国外从80年代起出出了以刚性粒子代替弹性体或橡胶增韧聚合物的研究，国内李东明等率先提出了用CaC03、滑石粉、高岭土、云母、硅灰石、BaSO4等。  近年来，随着对无机刚性粒子表面处理技术的提高，无机粒子与PP的界面结合田径增强，无机刚性粒子在PP中的分散能力增大，

7、无机粒子对PP不仅有增强作用还产生了神奇的增韧效果。填充量也由过去的40%上限增加到60%～70%。无机刚性粒子增强增韧PP技术研究院成功克服了PP改性不能同时增强又增韧的传统思想，为PP塑料的工程开辟了又一新的途径。清华大学于建等研究了高填充PP/CaC03复合材料，将CaC03用烷基羧酸盐和助偶联剂进行处理，即使在50%～60%的高填充量下，也能使PP的韧性提高一倍左右。  吴永刚等研究了BaSO4表面处理时对BaSO4/PP复合体系冲击强度的影响。当BaSO4在PP中具有好的分散性，他们选择了适宜的偶联剂和分散

8、剂对BaSO4粉进行表面处理和预分散。通过扫描电镜照片作者发现：未经表面处理的BaSO4与PP共混后相界面非常清晰，说明它们之间相界面的粘接力差，在外力作用下，很可能在相界面处发生破裂；经表面处理过的BaSO4/PP工混材料，其相界面模糊不清，表面处理剂在基体与填料之间形成一个弹性过渡层（界面带），可有效传递和松弛界面上的应力，更好地吸收与分散