聚丙烯／纳米caco3复合材料的制备及力学性能研究

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1、第2o卷第1期茂名学院学报V01．20No．12010年2月JOURNALOFMA0MⅡ、}GUNIVERSⅡYFeb．20o9聚丙烯／纳米CaCO3复合材料的制备及力学性能研究杜小清，陶筱梅(1．茂名学院化工与环境工程学院，广东茂名525000；2．茂名学院机电工程学院，广东茂名525000)摘要：采用挤出造粒和注射成型的方法制备聚丙烯／纳米CaCO3复合材料试样条，测试了样条的力学性能，分析和研究了纳米CaCO3粒子的含量对复合材料力学性能的影响。实验结果表明，复合材料的力学性能随着纳米CaCO3含量的增加呈现

2、先升后降的趋势。当纳米CaCO3质量分数达6％左右时复合材料的力学性能较好，超过6％后力学性能开始下降。关键词：聚丙烯；纳米CaCO3；复合材料；力学性能中图分类号：TQ325文献标识码：A文章编号：1671—6590(2010)01一OOO4—040引言聚丙烯(PP)是由丙烯聚合而得到的高分子化合物，在包装业、日用品、汽车、家用电器等行业得到广泛的应用，但存在韧性差，易老化、耐候性差、缺口冲击强度低等不足。为使聚丙烯的力学性能进一步提高，有必要对其进行改性。近年来人们在采用无机纳米粒子填充改

3、眭聚丙烯的力学性能的

4、研究方面做了大量的工作uI3J。由于纳米粒子具有纳米尺度效应，比表面积大，粒子表面的原子价键处于不饱和状态，因此有着极大的物理与化学活性，与聚合物基体界面相互作用强，使得聚合物纳米复合材料具有优于常规聚合物的力学的性能。本文采用纳米CaCO3填充改性聚丙烯，用双螺杆熔融共混及注射成型的方法制备聚丙烯／纳米CaCO3复合材料，并考察不同含量的纳米CaCO3填充改性PP后，对其力学性能的影响。1实验部分1．1原材料聚丙烯(PP)，牌号为T30S，熔体流动速率为(0．30±0．09)g／min，茂名石化乙烯工业公司生产。

5、PE／PP塑料专用活性纳米碳酸钙，型号为NPCC一201，平均粒径~<40nm，山西芮城华新纳米材料有限公司生产。1．2实验设备SHJ一20同向平行双螺杆挤出机组(南京杰亚挤出装备有限公司生产)，HTF60W1—11塑料注射成型机(宁波海天集团股份有限公司生产)，101—1一s电热恒温鼓风干燥箱(上海跃进医疗器械厂生产)，SHR一10实验}昆合机(张家港市金龙降解塑料机械有限公司生产)，XTJ一5塑料简支梁冲击实验机(济南天辰试验机制造有限公司生产)，WDT一20KN电子式万能材料试验机(承德精密试验机有限公司生产

6、)。1．3聚丙烯／纳米CaC03复合材料试样条的制备1)聚丙烯／纳米CaCO3复合粒料的制备。称取聚丙烯和纳米碳酸钙，放入实验混合机中搅拌混合(搅拌频率为15Hz)，搅拌5min，使纳米CaCO均匀包覆在聚丙烯颗粒表面，得到PP和纳米CaC03的混合料。搅拌时，注意控制好时间，不应搅拌太久，否则PP粒料易被搅碎，造成混合不均并易造成纳米CaCO3团聚。混合完毕，再将混合料加入双螺杆挤出机组中挤出造粒。挤出机料筒温度为：一区155oC，二区170oC，三收稿日期：2oo9—8—29；修回日期：2009—10—16作者

7、简介：杜小清(1957一)，男，江西丰城人，工程师，主要从事高分子材料与工程实验教学与研究工作。第1期杜小清等：聚丙烯／纳米CaCO3复合材料的制备及力学性能研究5区195℃，四区193℃，五区182'12。机头温度为185~C，双螺杆转速为21Hz，喂料机转速为25Hz，切料机转速为32Hz。所得粒料经干燥后装袋备用。2)标准试样条的制备。将制得的聚丙烯／纳米CaCOa复合粒料加人到注塑射机中制备试样条。注射机料筒温度为：第一段180~C，第二段200~C，第三段200'12，第四段170't2。射出压力为60M

8、pa。2力学性能测试在室温下，将样条放置24h后，进行拉伸强度、缺口冲击强度、成型收缩率和断裂伸长率的测定。其中，拉伸强度按GB／T1040---1992标准测试；断裂伸长率按GB／T1040--1992标准测试；缺口冲击强度按GB／T1043-1993标准测试。在常温下，用千分尺测量标准拉伸样条长度方向的计算成型收缩率所需的相关尺寸，并按下式计算：成型收缩率=堂磊鬈鬟掣2．1试样性能测试结果Bd黑晕覃l样条的性能测试结果如表1所示。∞如加mO表1试样条性能测试结果纳米c．co3拉伸强度断裂伸长率缺口冲击强度成型收

9、缩率纳米c~co3拉伸强度断裂伸长率缺口冲击强度成型收缩率质量分数，％／MPa，％，(kJ，rn2)，％含量，％／MPa／％，(kJ，m2)，％034．33236．752．25641．141010．251．52l36．13998．441．95836．54079．3O1．42437．34039．281．641O32．53529．251．34539．54389．