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1、第23卷第1期石化技术与应用Vol.23No.12005年1月PetrochemicalTechnology&ApplicationJan.2005研究与开发(14～16)PP/POE/纳米碳酸钙三元复合材料研究顾圆春,邱桂学(青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室,山东青岛266042)摘要:以乙烯-辛烯共聚物(POE)为增韧剂,以纳米CaCO3为增强剂,将传统弹性体增韧方法与新型纳米粒子增韧增强手段相结合,利用双螺杆挤出机,通过熔融共混工艺制备出了共聚聚丙烯(PP)/POE/纳米CaCO3三元复合材料,研究了纳米CaCO3用量
2、对复合材料的流动性和力学性能的影响,还利用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的断面形态进行了研究。结果表明,最佳w(纳米CaCO3)为5%左右,用少量均聚聚丙烯(PPH)代替共聚聚丙烯可改善复合材料的流动性。关键词:聚丙烯;乙烯-辛烯共聚物;纳米碳酸钙;增韧改性;复合材料+中图分类号:TQ325.14文献标识码:B文章编号:1009-0045(2005)01-03聚丙烯(PP)是综合性能优良且用途广泛的表1实验主要仪器设备通用树脂,缺点是低温抗冲击韧性差且缺口敏感设备名称型号生产厂家双螺杆塑料挤出机SHJ-36南京杰恩特公司性大。弹性
3、体增韧改性虽然是改善PP性能不足注射成型机130F2v东华机械有限公司最有效的途径,但基体材料的刚性和强度不可避悬臂梁冲击试验机XC-22承德精密试验机厂免地会产生下降,弹性体加入量较大时下降幅度简支梁冲击试验机JC-25承德精密试验机厂[1]熔体流动速率测定仪μPXRZ-400C吉林大学科教仪器厂会很大。单纯采用纳米无机粒子增韧PP,材料全自动电光分析天平TG328A上海天平仪器厂[2]的强度虽有保证,但增韧幅度有限。将弹性体拉力试验机LJ-1000广州试验仪器厂增韧与无机纳米粒子增韧增强结合,形成聚丙烯扫描电子显微镜JSM-670
4、0F日本JEOL/弹性体/无机纳米粒子多相复合体系,目前正逐[3-5]渐成为研究的新热点。本工作选用乙烯-1.3实验方法辛烯共聚物(POE)为弹性体组分,粒径小于100按配方设计比例将PP、POE、纳米CaCO3等组nm的碳酸钙粒子为无机纳米增强增韧组分,合成分混合均匀,然后用双螺杆挤出机(螺杆长径比为出PP/POE/CaCO3三元复合材料,研究了纳米Ca2341∶)挤出,加热段温度为170～210℃,螺杆转速为CO3用量、其他聚合物等对复合材料性能的影响。100r/min,挤出后用水冷却,干燥,切粒机造粒。用注射机将复合物颗粒注射成
5、标准样条,料筒温度为1实验部分①190～220℃,模具温度为40～50℃,注射压力为1.1原材料120MPa,成型周期为1min。PP,丙烯-乙烯共聚物,MFR=1g/min,北京1.4性能测试燕山石化公司生产;POE,商品牌号为EG8150,辛拉伸性能按GB/T1040-92标准测试,拉伸烯质量分数为39%,DuPont$Dow弹性体公司生产;PPH,EVA,大韩油化公司生产;纳米碳酸钙,粒①收稿日期:2004-07-22;修回日期:2004-08-16径为30～50nm,山东盛大有限公司生产。基金项目:山东省优秀中青年科学家科研奖
6、励基金(基金项目号02BS052)1.2仪器设备作者简介:顾圆春(1979$),男,山东临沂人,青岛科技大学实验所用仪器设备规格型号如表1所示。高分子材料专业在读硕士研究生,研究方向为聚丙烯的加工改性,已发表论文3篇。第1期顾圆春等1PP/POE/纳米碳酸钙三元复合材料研究·15·速度为50mm/min。悬臂梁缺口冲击实验按GB/T1843-1996标准测试。简支梁缺口冲击实验按GB1043-93标准测试。熔体流动速率按GB3682-83标准测试。用扫描电子显微镜(SEM)观察研究材料冲击断面的形态结构及断裂行为,观察前所有试样都在镀
7、膜机内进行喷金处理,直接用SEM观察冲击试样的断面形貌,研究共混物的断裂特性。▲—PP1/POE/CaCO3;○—PP2/POE/CaCO3图2纳米CaCO3用量对共混物屈服强度的影响2结果与讨论2.1纳米CaCO3用量对共混物力学性能的影响由图2可以看出,碳酸钙用量增加时,PP1/纳米CaCO3用量对PP/POE/CaCO3三元共混POE/CaCO3和PP2/POE/CaCO3共混物的屈服强物(m(PP)/m(POE)=802∶0)抗冲击强度和屈服强度均先提高后降低,PP1和PP2体系纳米CaCO3度的影响分别如图1、图2所示。的最
8、佳用量分别为5%和3%,超过最佳用量后,共混体系的屈服强度大幅度下降,因为纳米Ca2CO3加入后PP分子链间的距离增加,链间的作用力和链缠绕减少,另外,纳米CaCO3粒子分散到POE相中,弹性体的体积分数增加也会使共混物
