无机刚性粒子及其级配共混增强增韧聚丙烯的研究

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1、四川大学硕士学位论文无机刚性粒子及其级配共混增强增韧聚丙烯的研究摘要材料加工工程专业研究生：杨坤指导教师：李光宪教授聚丙烯作为一种常见的热塑性塑料，由于其良好的加工性，较高的力学性能，易回收和低成本等特点，使其在包装、日常消费用品和汽车配件等方面得到广泛的应用。但由于其模量小，缺口敏感性强，冲击强度低，特别是低温和高应变速率下的冲击强度低，PP作为工程塑料的应用受到限制。因此，如何提高PP的冲击强度和模量受到人们的极大关注。无机刚性粒子加入聚丙烯中能够降低材料的成本，但所得复合材料的某些力学性能往往降低，包括屈服强度和冲击强度。如何用无机刚性粒子增强增韧聚丙烯是人们关心的一个课题。影响无机刚

2、性粒子增强增韧聚丙烯的因素很多，本论文分别选用四种粒径的碳酸钙(cc25、CCA、CCI．8和CCO．07，平均粒径分别为25pro、4pm、1．$pm和O．07pm)和四种粒径的玻璃微珠(GBl5、GBIO、GB5和GB2．5，平均粒径分别为151．tm、101ma、5p．m和2．5岬1)，两种类型的聚丙烯(等规均聚聚丙烯(PPO和无规共聚聚丙烯(PP2))及由这两种聚丙烯按不同比例共混所得的三种共混聚丙烯(共混聚丙烯(F401：K8003=l：I(质量比)，PP3)、共混聚丙烯(F401：K8003=3：I(质量比)，PP4)和共混聚丙烯(F401：K8003=l：3(质量比)，PPS)

3、)，研究了聚丙烯基体韧性、无机刚性粒子形状和粒径大小对聚丙烯增强增韧的影响。同时，把四种粒径碳酸钙中的纳米碳酸钙与另三种微米碳酸钙级配共混(共混碳酸钙(CC25：CC0．07=1：1(质量比)，CC25／CC0．07)、共混碳酸钙(CC4：CC0．07=1：1(质量比)，CC4／CCO．07)和共混碳酸钙(CCl．8：CC0．07=1：1(质量比)，CCl．8／CC0．07))，纳米碳酸钙与四种粒径的玻璃微珠级配共混(共混玻璃微珠与纳米碳酸钙(GBl5：CC0．07=1：1(质量比)，GBl5／CC0．07)、共混玻璃微珠与纳无机刚性粒子及其级配共混增强增韧聚丙烯的研究米碳酸钙(GBl0：C

4、C0．07=1：1(质量比)，GBl0／CC0．07)、共混玻璃微珠与纳米碳酸钙(GB5：CC0．07=1：1(质量比)，GB5／CC0．07)和共混玻璃微珠与纳米碳酸钙(GB2．5：CC0．07=1：1(质量比)，GB2．5／CC0．07))N成共混粒子。将所制得的共混粒子加入聚丙烯中，研究无机刚性粒子级配共混是否真的能够产生协同效应增强增韧聚丙烯，以及在何种情况下才能产生协同效应。通过实验得出以下一些主要结论：1．聚丙烯基体的韧性和碳酸钙的粒径大小是影响碳酸钙增强增韧聚丙烯的两个主要因素。不管何种韧性的聚丙烯基体，四种粒径的碳酸钙中，纳米碳酸钙CC0．07对聚丙烯的增韧效果最好，其增韧机

5、理主要是CC0．07在裂纹扩展过程中起的销钉作用。对于同一种聚丙烯基体，当粒子添加量一样时，填充三种微米碳酸钙(CC25、CC4和CCl．8)的复合材料的屈服强度、弯曲强度和模量相差不大，但都大于填充纳米碳酸钙CC0．07的复合材料。只有在PPl基体中，添加10wt％的CC0．07能够实现PPl的同时增强增韧。2．聚丙烯基体的韧性和玻璃微珠的粒径大小是影响玻璃微珠增强增韧聚丙烯的两个主要因素。对于实验所用的五种聚丙烯基体，当玻璃微珠添加量合适时，GB2．5、GB5和GB10能够增韧等规均聚聚丙烯(PPl)，GB2．5和GB5能够增韧无规共聚聚丙烯(PP2)。GB2．5对这两种聚丙烯的增韧机理

6、主要是GB2．5在裂纹扩展过程中起的销钉作用。但对于三种共混聚丙烯(PP3、PP4和PPS)，四种粒径的玻璃微珠(GBl5、GBl0、GB5和GB2．5)对其都不产生增韧作用。对于同一种聚丙烯基体，当粒子添加量一定时，添加粒径越小的玻璃微珠的复合材料的冲击强度越高，但玻璃微珠的粒径大小对复合材料的弯曲强度和模量的影响很小。对于PPI基体，当粒子含量在10-30wt％之间时，GB2．5能够实现同时增强增韧PPI。添加20wt％的GB5也能够同时增强增韧PPl。而对于PP2基体，10wt％GB2．5和GB5的加入能够同时增强增韧PP2。3．聚丙烯基体的韧性和用于碳酸钙级配共混的碳酸钙的粒径大小是

7、影响共混碳酸钙增强增韧聚丙烯的两个主要因素。填充共混碳酸钙的复合材料的屈服强度、冲击强度、弯曲强度和模量介于分别填充单独碳酸钙的复合材料的性能之间。即在该实验中，共混碳酸钙并不能产生协同效应。但填充共混碳酸钙的复合材料的综合力学性能好于填充单独碳酸钙的复合材料。对于实验所用的五种聚丙烯基体，当共混粒子添加量合适时，三种共混碳酸钙(CC25／CC0．07、CC4／CC0．07Ⅱ四川大学硕士学位论文和CCl．8／