无机粒子填充聚丙烯复合材料的裂纹扩展和断裂行为研究

《无机粒子填充聚丙烯复合材料的裂纹扩展和断裂行为研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、四川大学硕士学位论文、，“779176摘要无机粒子填充聚丙烯复合材料的裂纹扩展和断裂行为研究材料加工工程专业聚合物加工方向研究生：龚关指导教师：谢邦互教授本工作为国家自然科学基金项目高分子材料的结构与其断裂破坏特征及抗破坏性能关系研究的子课题。采用基本断裂功方法(EWF)，较为系统的研究了碳酸钙(CaCO，)粒子和煤矸石粉填充的聚丙烯复合材料及其改性体系在平面应力状态下的断裂破坏行为。在研究PP／CaC03复合体系断裂性能的过程中，首先对EWF方法的适用性进行了验证，适时观测并表征了复合材料体系缺D试样的裂纹扩展过程和裂纹尖端的塑性区

2、发展规律；分别讨论了碳酸钙含量和PP—g—IvIA用量对PP／CaC03复合材料的基本断裂功、塑性变形功、裂纹张开位移、塑性区形状因子、断裂位移等参数的影响：改变光照条件，准确测量塑性区边界，具体探讨了复合材料的塑性功及其组成项与材料组成及界面粘接作用大小的相互关系：采用合理有效的方法对缺口试样拉伸断裂过程的能量耗散进行了分割：采用l临界裂纹张开位移法计算复合材料的比基本断裂功，并将此预测值与EWF法计算值进行对比，为该方法的应用及此方法中各参数物理意义的明确提供了有价值的参考，并进一步验证和说明了复合材料的变形行为和断裂性能。结果表

3、明，实验选择的PP和制备的PP／CaC03、PP／CaC03／PP—g—MA复合材料完全满足平面应力EWF法的测试条件，它们在断裂过程中均表现出韧带充分屈服和裂纹稳定扩展的延性行为。PP／CaC03复合材料的比基本断裂功we随CaC03含量的增大略有降低．但数值总体变化不大；p和Wp同时降低，致使pwp随CaC03含量增加而逐渐降低。经PP—g—MA改性的PP／CaC03复合材料，W。随PP—g，MA用量增大表现出先增后降的趋势，Wp则有显著提高。从能量消耗数值的大小来看，复合材料的断裂韧性和塑性变形能力主要分别取决于屈服后的比基本断

4、裂功和比非基本断裂功。同时发现；PP／CaC03和PP／CaC03／PP—g—MA复合材料在断裂过程中消耗的无机粒子填充聚丙烯复台材科的裂纹扩匪和断裂行为研究握性能pwp与能表征材料延性的断裂位移之间；Wp与单位韧带面积上的最大载荷(即材料能承受的最大应力)之间也分别存在呈较～致的变化规律。通过临界裂纹张开位移法预测复合材料的断裂韧性取得了满意的结果：两种方法得到的W。值虽不能完全吻合，但数值相差很小，且体现了完全一致的变化趋势，同时也发现：迄今文献中讨论较少且物理意义尚不明确的eb．1曲线斜率e。也表现jB与塑性区形状因子B基本相似

5、的变化规律。采用粉状填料一一煤矸石对聚丙烯材料进行填充，通过选择适当的表面处理剂和改性剂改善填料和基体间的界面粘接作用。首先讨论了不同的PP基体材料、煤矸石含量及不同的改性剂对复合材料的拉伸屈服强度、冲击强度和加工流动性的影响。结果表明：随着煤矸石粉含量的增加，复合材料的拉伸断裂伸长率和冲击强度下降，但拉伸屈服强度和加工流动性变化不大；经硬脂酸处理的煤矸石粉壤充PP复合材料的断裂伸长率、冲击韧性及加工性能有一定提高：马来酸酐按枝聚丙烯能够提高复合材料的拉伸强度和冲击韧性。对复合材料断裂性能的研究发现：煤矸石含量较低时，复合材料的W。值

6、即有大幅度的降低，而pwp则比纯PP有一定增大；煤矸石粉含量继续增大时，复合材料的We有明显的回升，其值路小于纯PP，而13w．则随煤矸石粉含量增大表现为明显的逐步降低，且均低于纯PP。经PP—g-MA改性后，复合材料的wc呈波动性变化，口％则有一定的提高，表明适量的PP—g．MA对复合材料的塑性变形能力具有一定的改善作用。关键词：聚丙烯，断裂行为，断裂韧性，基本断裂功，裂纹扩展，临界裂纹张开位移，应力发白型型查兰堡主堂垡堕苎一Thecrackpropagationandfracturebehaviorforthecomposites

7、ofpolypropylenefilledwithinorganicparticlesMajor：MaterialsProcessingEngineeringPostgraduate：GongGuanSupervisor：Pro．XieBanghuAbstract：Thiswork，asasub—projecttoanalyzetherelationshipbetweenstructureandfracturepropertiesofpolymer,grantedbyNationalNatureScienceFoundation，is

8、anattempttostudytileplane．stressfractureperformanceofCaC03particlesandcoalganguepowderfilledPPcomposites，witha