《填充与纤维增强》PPT课件.ppt

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1、4.2填料的性质1、填料的形状部分矿物颗粒的几何形状与尺寸对比特征形状分类矿物实例颗粒几何尺寸对比长宽高球形珍珠岩111立方形方解石、正长石111块状或短柱性方解石、正长石、硅石、重晶石1~411片状高岭土、云母、滑石、石墨1<11/4~1/100纤维状硅灰石、透闪石、石棉、纤维海泡石1<1/10<1/10对于片状填料，表征其几何形态的重要参数是径厚比，即片状颗粒的平均直径与厚度之比。对于纤维状填料，往往采用长径比的概念，即纤维状颗粒的长度与平均直径之比。2、填料的粒径也称细度，是表征填料颗粒粗细程度的主要参数。一般来说填料的颗粒粒径越小，假如它能分散均匀，

2、则填充材料的力学性能越好；但同时颗粒的粒径越小，要实现其均匀分散就越困难，需要更多的助剂和更好的加工设备；而且颗粒越细所需要的加工费用越高，因此要根据使用需要选择适当粒径的填料。3、填料的表面性质表面粗糙程度填料颗粒表面粗糙程度不同，即同样体积的颗粒，其表面积不仅与颗粒的几何形状有关(球形表面积最小)，也与其表面的粗糙程度有关。比表面积比表面积即单位质量填料的表面积，它的大小对填料与树脂之间的亲合性、填料表面活化处理的难易与成本都有直接关系。通常比表面积大小可通过氮气等温吸附方法进行测定。表面自由能填料颗粒表面自由能大小关系到填料在基体树脂中分散的难易，当比

3、表面积一定时，表面自由能越大，颗粒相互之间越容易凝聚，越不易分散。在填料表面处理时，降低其表面自由能是主要目标之一。4、填料的物理化学性质密度吸油值硬度颜色及光学特性热性能电性能磁性能阻燃性能4.3填料对填充体系性能的影响1、力学性能2、热学性能3、成型加工性能4、其他性能5、无机刚性粒子对聚合物的增韧1、力学性能弹性模量填料的加入总是使填充聚合物的弹性模量增大，这首先要归结于填料的模量比聚合物的模量大很多倍。一般说来窄分布的大颗粒填料，填充体系的弹性模量增大较少；当填粒颗粒的纵横尺寸比较大时，填充体系的弹性模量显著增大，如片状和纤维状填料。1、力学性能拉伸

4、强度填充聚合物中，受力截面上基体树脂的面积必然小于纯树脂构成的材料。在外力作用下基体树脂从填料颗粒表面被拉开，因承受外力的总面积减小，所以填充聚合物的拉伸强度较未填充体系有所下降。如果通过表面处理，填料与基体树脂的界面粘合得好，在拉伸应力作用下填料颗粒有可能与基体树脂一起移动变形，承受外界负荷的有效截面增加，填充体系的拉伸强度是可能高于基体的拉伸强度的。1、力学性能在拉伸作用时基体可随之形变而取向的非极性结合，基体可在被拉伸时沿填料颗粒周围被拉伸取向从而有利于拉伸屈服强度提高。高纵横比、高表面积的片状或纤维状填料都能促进这种效应。对于增强型塑料，如纤维的取向

5、和受力方向一致，且纤维表面与基体树脂又有很好的粘合，则会使填充体系的拉伸强度有显著提高。1、力学性能断裂伸长率填充体系因填料的存在在受到拉伸应力时其断裂伸长率均有所下降，其主要原因可归结为绝大多数填料特别是无机矿物填料本身是刚性的，没有在外力作用下变形的可能。填料的粒径越小，对于同样填充量的填充体系来说，其断裂伸长率越有可能获得较好的数值。1、力学性能冲击强度填料的加入往往使填充塑料抗冲击性能下降，这也是填充改性以获取多种利益的同时带来的材料性能劣化的重要方面。作为分散相的填料颗粒在基体中起到应力集中剂的作用，一般来说这些填料的颗粒是刚性的，不能在受力时变形

6、，也不能终止裂纹或产生银纹吸收冲击能，因此会使填充聚合物的脆性增加。1、力学性能由于纤维状填料能在与冲击应力垂直的更大面积上分布冲击应力，故可以提高纤维增强聚合物的冲击强度。如果填料表面与基体之间有适当的粘合，可减小因填料加入带来的冲击强度降低的幅度。近年来发展起来的刚性粒子增韧理论认为，使用非弹性体粒子在不牺牲材料的模量情况下仍然可达到使材料冲击强度提高的目的。1、力学性能弯曲强度填充聚合物的弯曲强度对在大多数填料来说都会随填料的加入和份数的增加而下降，其下降程度与基体树脂是否为韧性聚合物以及填料的几何形状有关，还与填料在基体中的分散情况及加工时的取向有关

7、。纵横比大的填料（片状）或用偶联剂表面处理过的填料可使韧性聚合物的弯曲强度提高。1、力学性能蠕变塑料材料的蠕变是指在一定应力作用下材料除产生可以完全恢复的弹性形变外还同时发生永久性形变。由于永久性形变的不可逆转性，给某些塑料制品的尺了稳定性带来不利影响。对于容易产生蠕变的热塑性塑料，填料的存在可使填充聚合物的蠕变程度减小，即降低形变值。2、热学性能导热系数由于通常的填料有着比高分子聚合物都大得多的导热系数，填充聚合物的导热系数要大大高于相应的纯聚合物的导热系数。大多数聚合物的热膨胀系数比填料的要大10多倍，所以填充聚合物的热膨胀系数要远远低于相应的纯聚合物。

8、2、热学性能填充聚合物的耐热性能主要取决于基体树脂本