玻璃微珠改性聚烯烃的制备、结构与性能

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1、四川大学蛳上学位论文Y654381摘要玻璃微珠改性聚烯烃的制备、结构与性能材料加工工程专业聚合物加工方向研究生：史炜指导教师：扬鸣渡教授聚烯烃一直是有机高分子合成材料最重要的产品，而聚烯烃由于物理机械性能上，特别在强度、硬度、模量、韧性等方面与工程塑料的差距限制了其应用范围。因此，如何实现聚烯烃树脂具有更优异或特种性能，获得品种更多、用途更广及成本更低廉的新材料，是目前高分子科学最重要的研究课题之一。上个世纪80年代无机刚性粒子增韧改性聚合物研究的兴起引领高分子科学工作者在聚烯烃填充改性领域做出了一系列卓有成

2、效的工作。玻璃微珠作为新近出现的一种新型无机刚性粒子，在填充改性聚烯烃研究中日益受到高分子材料工作者的重视。本工作较为系统的研究了玻璃微珠(GB)填充改性聚烯烃(PP、PE)体系的力学性能。几种较小粒径GB的加入对复合材料的拉伸强度影响不大，GB平均粒径达到109m时，复合材料的拉伸强度明显下降。小粒径玻璃微珠能有效改善某些聚烯烃材料如LLDPE、共聚PP的韧性。不同含量的玻璃微珠填充LLDPE，复合材料的冲击强度得到改善，冲击强度随含量的提高而增加。填充了不同粒径的两种玻璃微珠后，GB／PP体系的各项力学性

3、能均得到提高，缺口冲击强度和断裂伸长率比未填充玻璃微珠的PP提高50％。在以上对GB改性PP、PE的工作基础上，对改性效果较好的GB／PP和GB／PE体系进行了进一步深入研究。MFR测试表明，加工方法、玻璃微珠含量和粒径对GB／PP复合材料的MFR均有一定的影响，其中玻璃微珠含量的影响较粒径的影响大，双螺杆挤出复合材料的MFR均高于相应的单螺杼挤出物。转矩流变特性表明，GB／LLDPE复合材料随玻璃微珠的加入，塑化转矩先有所下降，而后逐渐增大。平衡转矩和加工能耗则随玻璃微珠含量的增加而下降。粒径对转矩流变性能

4、的影响较小。单螺杆挤出材料的塑化转矩、平衡转矩和加工能耗均较双螺杆的略大。对于GB／PP复合材料，加工方法对复合材料转矩流变性能的玻璃微珠改性聚烯烃的制备、结构0性能影响较为显著。玻珠填充PP、PE体系符合非牛顿流体流变行为的指数定律。在所研究的粒径范围内，粒径对材料的表观粘度几乎没有影响。单、双螺杆挤出复合材料的粘度有明显的差异。同时，对所获得复合材料的拉伸强度和模量进行了数学分析，结果表明lshai模型能较好的描述GB／PP、GB／LLDPE体系的模量，当r．y取适当值时，改进的Nicolais—Nark

5、is方程和Pukz{insky方程均能较好的描述体系的拉伸强度。对复合材料的结晶行为研究表明，玻璃微珠添加到性质不同的树脂基体中后，材料的熔融和结晶过程呈现出了显著的不同。聚合物填充复合材料的性能可能与填料加入到聚合物基体中后对材料结晶行为的影响有关。采用基本断裂功方法(EWF)评价了玻璃微珠填充聚烯烃体系的断裂韧性。比基本断裂功We值普遍低于纯树脂W。值，不同粒径的玻璃微珠填充树脂基体对w。值影响不大。GB／PP复合体系在玻璃微珠粒径为5000目时，w。值较纯PP的W。值高，有别于玻珠填充PE体系。比菲基本

6、断裂功芦协。值随着玻璃微珠的加入而降低．玻珠在较低填充量时，GB／LLDPE，GB／PP体系p％值增高。随着含量的增高，即。随之下降。关键词：玻璃微珠，聚烯烃，力学性能，流变性能，断裂韧性II四川大学硕‘学位论文Preparation，StructureandPropertiesofGlassBeadfilledPolyolefinCompositesMajor：MaterialProcessingEngineeringPostgraduate：WeiSHISupervisor：Pro[Ming-BoYANG

7、ABSIRACl：Polyolefinarealwaysthemostimportantproductsoforganicpolymermaterials，butthemechanicalpropertiesofpolyolefin，especiallyintoughness，strength，hardnessandmodulus，aresomewhatworsethanengineeringplastics，whichlimitstheapplicationrange．Howtorealizethehigh

8、performancewithspecialpropertyandlowcostisoneofmostimportantresearchfieldofpolymerscienceandengineeringin21stcentury．In1980’S，inorganicrigidparticlestoughenedpolymerssparkingtheinterestsofresearchersin