玻璃微珠填充改性聚合物研究进展

《玻璃微珠填充改性聚合物研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第5期高分子通报·1·=#======#=综述=#======#=玻璃微珠填充改性聚合物研究进展杨伟1，史炜1，谢邦互1，李忠明1，杨鸣波1*，黄世荣2（1.四川大学高分子材料科学与工程学院，高分子材料工程国家重点实验室，成都610065；2.四川天行健微珠纳米材料有限公司，成都610081）摘要：玻璃微珠作为一种新型的刚性粒子，除了对于聚合物的增强增韧作用，在许多方面都已引起聚合物改性工作者的关注。本文从玻璃微珠对聚合物的增韧效果，玻璃微珠填充聚合物的拉伸性能、动态力学性能、流变形能、界面以及其他性能等方面综述

2、了近年来玻璃微珠填充改性聚合物的研究进展。关键词：玻璃微珠；聚合物；复合材料；研究进展对通用型聚合物进行改性使其成为高性能的工程材料，是高分子材料科学与工程应用的重要部分。填充改性中，增强增韧是主要目标，然而通常改性时增强增韧往往难以兼顾，因此刚性粒子增韧［1～3］成为实现材料的强韧化的一条新途径，因为这种方法在提高韧性的同时提高了材料的强度、刚性和耐热性等，而并不降低材料的加工性能［4］。玻璃微珠作为近年来发展起来的一种新型刚性粒子，在许多方面都已引起聚合物改性工作者的关注。玻璃微珠为球状硅酸盐材料，包括实心和

3、空心两种。通常粒径为0.5～5mm的称为细珠，0.4mm以下的称微珠。成分与钠钙玻璃相似，具有许多优良性质。实心玻璃微珠可采用一次法和二次法成型，而空心玻璃微珠通常采用硼硅酸钠水溶胶喷雾干燥一次成珠工艺。空心玻璃微珠具有质轻、低导热、无毒、不燃、化学稳定性好、高分散、隔音、耐高低温、电绝缘性和热稳定性好等优点，在材料领域中有很多应用。玻璃微珠的使用，可降低制件密度；可用于制造保温塑料的填充剂；可提高或改善材料的耐水性、抗压强度和冲击强度；可用于加工生产电缆绝缘材料；可高量填充而不损失良好的加工性；可减少动力消耗，

4、提高生产效率；制品具有良好的抗龟裂性能；吸油量低；产品尺寸稳定，不会产生由于取向造成不同部位收缩率不一致的问题，不会翘曲；具有特殊的光学性能，可作为反光塑料的特种填料、发光漆等；制品易于后处理等［5］。当然，空心玻璃微珠改性聚合物还存在着微珠原料尺寸不够稳定、薄壁微珠加工时易破裂等问题。不过随着原料生产、分级等问题的解决，空心玻璃微珠在塑料工业中的推广应用速度也在逐步加快。本文从玻璃微珠增韧改性聚合物，玻珠改性聚合物的力学性能、动态力学性能、流变性能、玻珠改性复合材料的界面等方面概述了近年来玻璃微珠填充改性聚合物

5、的研究进展。基金项目：教育部博士点基金（20020610006）；作者简介：杨伟（1976-），男，讲师，博士研究生，1999年四川大学高分子材料与工程专业毕业，现于四川大学高分子科学与工程学院从事高分子材料成型-结构-性能关系的研究；*通讯联系人，Tel：028-85401988。·2·高分子通报2004年10月1韧性聚合物增韧始终是高分子材料科学的重要课题。人们已经将橡胶和弹性体成功地用于聚合物增韧改性。对于弹性体增韧聚合物共混物，关于粒子间距、温度、应变速率、粒子空化、界面行为、基体和弹性体的机械性能等，已

6、进行了充分的研究。然而，在聚合物体系引入弹性体或橡胶会导致材料刚性较大幅度的下降，从而限制了其应用。这样，研究者们开始重视刚性粒子聚合物增韧。例如，Bartczak等［6］和傅强等［7］就使用CaCO粒子对高密度聚乙烯（HDPE）进行增韧并发现复合材料3的Izod冲击强度远高于纯HDPE。Wei等［8］还发现与刚性聚合物共混也可大大提高PP的韧性。通常使用大粒径的无机刚性粒子作为填料填充到聚合物中，尽管能提高体系的硬度和刚性，却容易在基体内形成缺陷，从而损害材料的强度和韧性。而使用强硬的小粒径粒子，粒子与树脂基体

7、结合紧密，界面粘结良好，也能产生良好的增韧效果。小粒径无机粒子与大粒径的相比，表面缺陷少，非配对原子多，与聚合物发生物理或化学结合的可能性大，增强了粒子与基体的界面粘合，因而可承担一定的载荷，具有增强增韧的可能。研究发现，无机刚性粒子（RIF）粒子的加入促使基体在断裂过程中发生剪切屈服，吸收大量的塑性形变能，促进了基体的脆韧转变。这种复合材料的韧性与分散粒子间的聚合物基体层厚度L有关，L是分散粒子的体积分数（）和粒子粒径（d）的函φv数［7］：L=d［（π/6φ）1/3-1］（1）一般而言，RIF粒子增韧必须具备

8、的条件包括：基体要有一定的强韧比；RIF与基体间界面粘合应良好；超细RIF粒子应分散良好；RIF粒子分散浓度和粒径应恰当［9］。袁强等考察了温度和玻璃微珠含量对HDPE共混物韧性的影响并发现，当玻璃微珠含量从8%（wt）增加到38%（wt）时，脆韧转变温度从112℃降低到-10℃。与弹性体增韧热塑性塑料类似，随着温度上升，临界粒子间距非线性下降，而且不同温度下的临界粒子间