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1、2008年第4期玻璃钢/复合材料45硅灰石对塑料的改性研究进展李跃文,欧阳育良(湖南科技职业学院,湖南长沙410004)摘要:硅灰石具有针状结构,对塑料有良好的增强作用,在塑料填充领域的应用前景非常广阔。本文综述了硅灰石对聚丙烯、聚乙烯、尼龙、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸丁二酯、不饱和聚酯、环氧树酯等塑料的改性研究进展。关键词:硅灰石;塑料;改性中图分类号:TQ325文献标识码:A文章编号:1003-0999(2008)04-0045-04硅灰石是一种链状偏硅酸盐矿物,化学式为对硅灰石进行了机械力化学改性(加硬脂酸),对比CaSiO3,有高温和低温两种变体,通常所说的硅灰石了用改
2、性前后的硅灰石填充PP的性能,结果表明,是指高温变体。天然硅灰石通常呈白色或灰白色,改性后硅灰石由亲水性变为亲油性。硬脂酸质量分3有玻璃或珍珠光泽,密度为2178~2191g/cm,硬度数为115%时,改性硅灰石/PP复合材料的拉伸强度为415~510,通常为针状或纤维状集合体,甚至微和冲击强度最好。填充硅灰石粉体与PP基体界面[1,2]小颗粒仍能保持纤维状结构。之间的相互作用直接影响复合材料的强度,用硬脂全世界硅灰石资源总量估计在8亿t以上,探酸改性针状硅灰石粉可以使其表面自由能大幅下明储量约3亿,t分布在中国、印度、美国、墨西哥、芬降;针状硅灰石/PP两相界面的粘附功和界面张力兰
3、等20多个国家和地区。我国硅灰石储量约2亿的共同作用影响复合材料的强度,界面粘附功大,说,t居世界首位,保有储量13265万,t分布在吉林、辽明两相结合牢固,复合材料强度就大,界面张力小,宁、浙江、江西、湖北、安徽、云南等地。目前,全世界说明粉体在基体中的分散性能好,有利于提高两相年产硅灰石60万t以上,国内硅灰石产量约30万间总的接触面积,最终所得复合材料的表面自由能[1],t约占世界总产量的50%。就小,使复合材料强度增大。但界面张力的降低往硅灰石产品可分为高长径比硅灰石和磨细硅灰往伴随着粘附功的下降,当粘附功小于基体的内聚[6][7]石两大类。前者主要是利用其特殊形状所体现出来
4、能时,两相间的结合强度降低;杨彬等研制了的物理机械性能,广泛应用于塑料、橡胶、石棉代用硅灰石增强PP汽车专用料,该材料力学性能高于品、油漆涂料等领域,可增加制品的硬度、弯曲强度、滑石粉填充PP,成型性能好于玻璃纤维增强PP,成[8,9]冲击强度,提高热稳定性和尺寸稳定性,最有发展前本比两者都低;A.Dasari等研究了硅灰石/PP复[2]途。后者主要应用于陶瓷和冶金业。合材料的防刮擦性能及硅灰石颗粒对复合材料应力1聚丙烯/硅灰石复合材料发白行为的影响,研究表明,复合材料在刮擦过程中硅灰石在聚丙烯(PP)中的应用是近年来的研的塑性变形与硅灰石粒子从基体中的剥离密切相[3,4]究热点之一
5、。贺昌城等考察了超细和针状两种关。原子力显微镜显示,在硅灰石粒子周围的PP硅灰石填充PP的力学性能及针状硅灰石对PP的分子受硅灰石粒子(通常起成核作用)束缚,其分子增韧机理。结果表明,两种硅灰石都能提高PP的链构造和运动方式与远离硅灰石粒子的PP分子不冲击强度。硅灰石用铝酸酯偶联剂处理后,增韧效同,与纯PP相比,硅灰石/PP复合材料的应力发白果明显增强,用硅烷偶联剂处理则效果不明显。针现象显著减弱,塑性变形带显现较浅的灰色,这是由状硅灰石本身的性质及其通过偶联剂所形成的柔性于硅灰石粒子对PP有增强作用,限制了基体的塑界面层,在针状硅灰石对PP的增韧中起了主要作料变形。硅灰石增强后,P
6、P的应力发白机理由银用,异相成核、银纹与剪切带对针状硅灰石填充的纹/屈服带机理变为楔形撕裂机理,断裂模式由银纹[5]PP体系的韧性几乎没有贡献;李珍等利用气流磨扩展和脆性断裂模式变为纤维化和脆性断裂模式;收稿日期:2007-12-06基金项目:湖南科技职业学院资助课题(KJ07B02)作者简介:李跃文(1965-),男,硕士,副教授,主要从事聚合物基复合材料方面的研究。FRP/CM20081No1446硅灰石对塑料的改性研究进展2008年7月[10]R.S.Hadal等认为只有低结晶度的PP/硅灰石复加而下降。和CaCO3及滑石粉等相比,HDPE/硅灰合材料才存在楔形撕裂模式,而高结
7、晶度的复合材石复合体系的物理力学性能非常均衡,如在50%的料则没有这种撕裂模式。高添加量下,反应偶联体系的拉伸强度不仅能保持[11]吴美升等认为硅灰石在粉碎过程中形成的在基体树脂同等水平,而且冲击强度能提高数[16]尖锐棱角和平整光滑的解理面在和聚合物形成界面倍。采用硅灰石和石英二种不同形状的刚性粒时,会成为应力集中点,从而影响填充效果,为此他子对HDPE进行复合填充,在相同填充量时,复合材们用化学方法在硅灰石粒子表面包覆一层纳米级二料的拉伸强度、弯曲强度
