低频振动注塑在聚烯烃无机纳米粒子复合材料中的应用

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1、低频振动注塑在聚烯烃／无机纳米粒子复合材料中的应用材料；bn-r专业研究生：徐静指导教师：申开智教授摘要无机填料改性塑料是近几年塑料改性的热点，但无机纳米粒子改性聚烯烃的研究和开发还处于初始阶段．无机纳米粒子存在比表面积大的特点，分散开来的纳米粒子能与聚烯烃形成强的相互作用，实现纳米粒子改性聚烯烃。但正是由于比表面积大，纳米粒子易于团聚，难于在基体中分散开来，团聚体在复合材料中形成力学薄弱点使得性能降低，所以必须改善纳米粒子在基体中的分散性。‘按传统方式改善纳米粒子在基体中的分散性有两种，一是加入分散剂改善聚烯烃与纳米粒子之问耦合力；二是通过设备改善．分散剂对填料改性也有其特定的

2、功能性，它不可能替代其他工艺技术或设备的功能作用。而机械设各通过强烈的剪切作用，对团聚的纳米粒子的分散效果较好。．而本研究首次将振动注塑装置应用于纳米无机粒子／聚烯烃复合材料。振动装置不但能很好的控制基体树脂的高分子聚集态结构，且通过振动剪切作用将无机纳米粒子均匀分散于聚烯烃树脂中，使得无机纳米材料改性聚烯烃目的得以实现。本课题研究了四个复合体系：PP／Nano--CaC03，HDPE／Nano-CaC03，PP／IVano-OMMT，ItDPE／narlo—OMMT。通过以上四个复合体系来研究振动注塑在复合材料改性中的应用。结果表明，振动注塑能很好地改善复合材料的力学性能。对同

3、一体系，将振动注塑和常规注塑进行比较发现，在压力振幅达到最大时。振动注塑PP／Nano--CaC03(100／10)复合材料的冲击强度达到17．2Mpa，较常规注塑提高了178％，且其拉伸强度提高了17％；HDPE／Nano-CaC03(100／5)复合材料的冲击强度提高了36％，拉伸强度提高了4l％，HDPE／Nano～CaC03(100，10)复合材料的冲击强度提高了43％，拉伸强度提高了4l％；PP／NaIlO—MMT(100／i)复合材料的冲击强度提高了148％，PP／Nano．OMMT(IOO／D复台材科的冲击强度提高了：?：％，PP／N8,110一OMMT(100／1

4、)复合材料的拉伸强度提高了17％；210℃时，HDPE／Nano-OlⅥMT(100，5)复合材料的冲击强度提高了143％，拉伸强度提高了44％；240℃时，HDPE／Nano．OMMT(100／5)复合材料的冲击强／度提高了40％，拉伸强度提高了34％。对于以上四个体系，在相同的振动条件下，将无机纳米复合材料和其纯料的力学性能进行比较。结果发现，PP／Nano-CaC03(100／10)复合材料的冲击强度较纯PP的最大提高了10％，拉伸强度降低了少许；HDPE／Nano—CaC03(10015)复合材料的冲击强度较纯HDPE的最大提高了11％，拉伸强度最大提高17％HDPE／N

5、ano-caC03(1130／10)复合材料的冲击强度较纯HDPE的最大提高了16％，拉伸强度最大提高10％；PP／MMT(100／1)复合体系的冲击强度较纯PP的最大提高了9％，PP／OMMT(100／1)复合体系的冲击强度较纯PP的最大提高了38％，而拉伸强度强度变化不大；HDPE／Nano-OMMT(100／5)复合材料的冲击强度较纯HDPE的最大提高了22％，拉伸强度提高不明显。通过SEM观察脆断面，我们发现，经过振动注塑后的脆断面中纳米碳酸钙分散较为均匀，基本上都以原生粒子状态分散开来，所以力学性能较好。而常规注塑中纳米碳酸钙团聚较为明显，这些团聚体成为力学性能的薄弱点

6、。所以纳米碳酸钙在基体中的分散性是决定力学性能好坏的关键。而蒙脱土在基体中的分散性主要是通过插层结构表征，从SEM结果可以看出，纳米蒙脱土复合材料在经过振动注塑后，其片层结构明显变薄，且有一定取向性，形成了一定的插层结构，这是材料力学性能提高的关键。从WAXD、DSC可以看出，振动注塑使得基体的晶粒细化，取向增加，改变了基体的聚集态结构，且分散开来的纳米粒子有诱导结晶的作用。本实验将振动注塑装置应用于纳米复合材料，结果表明，振动注塑能很好的对复合材料增强增韧，达到预期的效果。’关键词：低频振动注塑纳米复合材料增强增韧分散性插层结构ⅡApplicationontheCompound

7、ofPolyolefine／Nano-InorganicsPreparedviaLowFrequencyVibrationInjectionMoldingMaterialProcessingEngineeringPostgraduate：XuJingThemodificationofpolymermaterialbyfdlingwithinorganicmaterialispopularinrecentlyyears，butthemodificationofpolyolefmeb