蛋白石填充高密度聚乙烯的研究

《蛋白石填充高密度聚乙烯的研究》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、pJli大学Jll犬学硕士学位论文题目笠虽自五撼壶矗蜜魔鏊圣缝酋堑塞韭一作者黄瀣完成日期2鲤量年—￡月上虬日培养单位商盆王越越叠堂皇工程堂院指导教师蕙挝专业挝魁趣王王猩研究方向直公王挝魁加王匾墼生廑厦授予学位日期年一月一日新疆北屯蛋白石填充高密度聚乙烯的研究材料加工工程专业研究生：黄海指导教师：黄锐摘要新疆北屯近年发现较丰富的蛋白石矿藏，正在进行开发利用，其中在塑料填充改性中的应用也是值得探索的重要方面。本论文研究探索了新疆北屯蛋白土化工厂提供的蛋白石填料在填充高密度聚乙烯中的应用。通过对蛋白石的组成及物性的分析

2、，研究了蛋白石在不同粒径、含量及不同表面处理剂处理等条件下对填充高密度聚乙烯(HDPE)的力学性能的影响，结果表明：蛋白石经硬脂酸处理后，高目数的蛋白石填充聚乙烯体系在拉伸强度变化不大的情况下，冲击强度有显著的提高。用3000目蛋白石填充的聚合物试样在填充量为30份时冲击强废可提高约100％，而经钛酸酌处理后，能提高约160％。蛋白石作为一种新型填料在填充聚乙烯的体系中，当粒子粒径足够小、填充用量达到一定分量时有脆韧转变现象出现。硬脂酸在蛋白石填充高密度聚乙烯体系中的表面处理剂作用明显，主要体现在填充体系的增韧作

3、用上，对体系的拉伸强度影响不大；钛酸酯偶联剂的处理效果在增韧方面要优于硬脂酸。在与碳酸钙填充高密度聚乙烯进行相同工艺条件下的对比中，蛋白石填充体系在大幅度提高材料的冲击性能的同时，仍具有比碳酸钙填充体系略好的拉伸性能。另外．通过对HDPE／蛋白石填充体系初步的流变性能实验表明，添加经硬脂酸表面处理的蛋白石填料，HDPE填充体系仍具有良好的加工性能。加上蛋白石矿产简单的加工生产工艺和低廉的价格，使得蛋白石这一新型填料具有广阔的应用前景。关键词：蛋白石，填充，高密度聚乙烯，硬脂酸，钛酸酯偶联剂l前言无机矿物作为填料是

4、当今成本最低、应用最广的塑料改性途径。国内外对填料的研究十分广泛，我国无机非金属材料资源丰富，已广泛应用于塑料加工领域，可用于增强、增韧及填料增量等目的。蛋白石矿石具有一些独特的物性，但在我国目前大多用作铺路材料，造成极大的浪费，为了充分开发利用这一矿产资源，国内现在已经在多个应用领域对其进行研究，人们对蛋白石的特性及其深加工有了进一步的了解。本研究的目的在于开发蛋白石在聚合物加工领域中的应用，通过对新疆北屯蛋白土化工厂开发的不同粒径的蛋自石填充到商密度聚乙烯(HDPE)材料的研究，并与碳酸钙(CaC03)填充高

5、密度聚乙烯在同等工艺条件下相对比，证明蛋白石可以作为一种新型的无机矿物填料在塑料加工领域中得到应用。1．1蛋白石的特性蛋白石又称蛋白土，是一种含水非晶质或胶质的活性二氧化硅。其化学组成为si02‘HH20，含水量约为2％一13％，一般认为它是一种非晶质矿物。利用x射线衍射分析研究表明，蛋白石是方石英雏晶的一种距显微结晶质集合体，并含大量结晶水。有土状偿}自土)与块状(蛋自石)之分，前者为Si02纳米微粒构成的土状粉体，后者或为Si02纳米微粒粘结在一起构成的块体，或为介孔状块体。主要组分除Si02外还含有少量Fe

6、203、A1203、Mn、Cu和有机杂质等。外观常为致密玻璃状块状体，也可呈白色、灰色或淡蓝色多孔土状。新疆北屯的蛋白石经过X光衍射分析，90％为微孔蛋白石球，孔半径5～2011111。蛋白石矿石的物理性质见表1，化学分析结果如下：Si0288％，A12032．863％，CaOO．285％，Fe203O．872％，Na201．575％，K200．175％，MgO0．424％，Ti020．111％，LaS5．020％。表1．蛋白石的物理性质物理性质指标气孔率，％26．48颗粒堆积密度1)／g·Gm’30．36密度／

7、g．cm。32．07比表面积／m2·g’13．41活性度2)／mL·(100g)42．85注：1)颗粒堆积密度为2cm高度自由下落堆积的密度；2)活性度为100g样消耗0．1mol／LNaOH的毫升数。蛋白石在电镜下的结构：蛋白石岩在高倍电镜下主要里球状结构且表面带有毛刺，形似蒲公英(图1)⋯图1．蛋白石的微观结构从电镜扫描结果可以看到，蛋白石岩是由极微小的蛋白石球体组成，并且具有较发达的孔隙，概括起来有下列3种：1．单个蛋白石自身的空隙：一个蛋白石颗粒直径大约为2～5lZm，小刺长O．6～1．0um，去掉小刺的

8、蛋白石颗粒直径多数在1～411ine2．毛刺之问的间隙：蛋白石外面毛刺之间的间隙，比颗粒自身孔隙大，一般在lOO～400A蛋白石颗粒之间的孔隙：组成蛋白石岩的蛋白石颗粒间孔隙的大小随蛋白石颗粒大小不同而不同。有的较大，有的较小．一般在零点几至几lam之间。1．2蛋自石的来源及不同产地蛋白石的对比我国蛋白石资源丰富，在我国河北，新疆北屯地区和黑龙江省嫩江流域有较大储藏量。不