煤粉对PVC材料力学性能的影响.pdf

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1、助锨材料2013年第7期(44)卷煤粉对PVC材料力学性能的影响曹新鑫，罗四海，何小芳，戴亚辉(1．河南理工大学材料科学与工程学院，河南焦作454000；2．东南大学材料科学与工程学院，江苏南京21I189；3．江苏省建筑科学研究院有限公司，江苏南京210008)摘要：将煤粉与PVC塑料混炼制得煤粉／PVC复焦作昊华宇航化工有限责任公司。合材料，研究了煤粉含量和分布状态对PVC材料力学2．2实验仪器性能的影响。结果表明，煤粉(平均粒径34．5肚m)能够开放式炼塑机，x(s)K一100，江都市开源试验机有均匀地分布于PVC塑料中；当煤粉含量达到7时，限公司

2、；平板硫化机，XLB—DQ25T，郑州大众机械制造所得复合材料的综合力学性能最佳，其中拉伸强度为有限公司；扫描电子显微镜(SEM)，JSM一63901V，日66MPa，弯曲强度为68MPa，断裂伸长率为84，冲击本电子株式会社；组合式冲击试验机，XJ一50Z，承德建强度可达16．46kJ／m，邵氏硬度为87．16。煤粉之所德检测仪器有限公司；橡胶硬度仪，LX—D，乐清艾德堡以能够增强PVC材料的力学性能，主要是由于均匀分仪器有限公司；电子万能试验机，WDW一20，济南恒瑞布的煤粉承担了应力在复合材料中的传递。金试验机有限公司。关键词：PVC；煤粉；力学性

3、能；复合材料；微观结构2．3样品制备中图分类号：TQ322．2文献标识码：A将煤灰粉体在球磨机中研磨10min，得到了粒径文章编号：1001—9731(2013)07—0954—04在0～9om、且分布均匀的煤粉粉体，其粒径分布如图1所示。1引言聚氯乙烯(PVC)是综合性能优良的通用塑料之一，其产量和用量仅次于聚乙烯，位居第二Ⅲ1]。PVC具有阻燃、耐腐蚀、绝缘、耐磨损等优良的综合性能和价格低廉、原料来源广泛的优点，已被广泛应用于医疗、管材、机械等领域。但是，PVC在加工应用中，尤其在用作结构材料时，暴露了其冲击强度低、热稳定性差等的缺点】，因此对PVC

4、进行增韧改性具有重要的现实意义。目前，国内外已有不少研究者采用纳米CaCO。]、蒙脱土[101,3]、金属氧化物[1。。]、氯化聚乙烯Fig1Particlesizeanalysisimageofpulverizedcoal(CPE)[17,183、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)[1921]等对将制得的煤粉与PVC按照煤粉质量分数0、2、PVC进行增韧改性。但是在对PVC进行增韧改性研5、7、10和159／5分别于160。C在开放式炼塑机中究中发现，虽然提高了材料的冲击强度，但其拉伸强度混炼，然后于170。C在平板硫化机上压成5mm厚片损失较大。材，经9O

5、^C退火消除内应力后切割制样备用。煤具有芳香性大分子结构，以有机成分为主，可作2．4性能测试为有机刚性分散粒子制备聚合物复合材料。煤填充高SEM观察：取冲击断口制成2mm×2mm大小的分子聚合物材料成本低廉，具有较好的力学性能、可加试样粘于载物台上，真空溅射喷金后观察并拍照，加速工性和良好的市场前景。]。目前，已有工业化生产的电压为20kV。煤粉填料应用于聚烯烃l2。、PVC[2朝等的研究，但对拉伸性能按GB／T1040—1992标准测试，I型试煤粉填充PVC的力学性能研究国内外报道很少。样，拉伸速度20mm／min，温度(23±2)℃；弯曲性能按GB／

6、T9341—2000标准测试，实验速度2mm／min，温度2实验为(23±2)℃；简支梁冲击强度按GB／T1043一l993标2．1实验原料准测试，温度为(23±2)℃；邵氏硬度按GB／T2411—煤粉：无烟煤，焦作马村矿区；PVC：YH1000，河南1980标准测试。*基金项目：河南省高等学校矿业工程材料重点学科开放实验室开放基金资助项目(MEM1110)收到初稿日期：2012—09—01收到修改稿日期：2012一¨一O5通讯作者：曹新鑫作者简介：曹新鑫(1979一)，男，山西临汾人，副教授，硕士生导师，主要从事聚合物改性应用研究。曹新鑫等：煤粉对PV

7、C材料力学性能的影响基体与煤粉的界面问结合力较强，材料的拉伸、弯曲强3结果与讨论『a傅小IJcI=l幅co罩荔co一山度逐步提高到最大值。由图6(a)、(b)亦可以看出，在3．1煤粉含量对PVC材料拉伸性能的影响煤粉与PVC基体的界面结合处，煤粉深深地扎入基体煤粉／PVC复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、弯中，与基体的界面粘结性很好，也充分解释了当煤粉含曲强度分别示于图2～4。量在5～7之间时，复合材料的拉伸、弯曲强度存在最大值的原因。当煤粉含量超过7时，由于较多的煤粉的加入，不同程度地降低了PVC基体本身的结合力及煤粉与基体问的界面结合强度。尽管煤粉可以

8、承受一定的拉伸和弯曲应力，但此时承担主要作用的是PVC基体的强度和煤粉与PVC基