低頻振動注塑在聚烯烴-無機納米粒子復合材料中的應用.pdf

1、無機填料改性塑料是近幾年塑料改性的熱點，但無機納米粒子改性聚烯烴的研究和開發(fā)還處于初始階段。無機納米粒子存在比表面積大的特點，分散開來的納米粒子能與聚烯烴形成強的相互作用，實現(xiàn)納米粒子改性聚烯烴。但正是由于比表面積大，納米粒子易于團聚，難于在基體中分散開來，團聚體在復合材料中形成力學薄弱點使得性能降低，所以必須改善納米粒子在基體中的分散性。 按傳統(tǒng)方式改善納米粒子在基體中的分散性有兩種，一是加入分散劑改善聚烯烴與納米粒子之間耦合

2、力；二是通過設備改善。分散劑對填料改性也有其特定的功能性，它不可能替代其他工藝技術或設備的功能作用。而機械設備通過強烈的剪切作用，對團聚的納米粒子的分散效果較好。 而本研究首次將振動注塑裝置應用于納米無機粒子／聚烯烴復合材料。振動裝置不但能很好的控制基體樹脂的高分子聚集態(tài)結構，且通過振動剪切作用將無機納米粒子均勻分散于聚烯烴樹脂中，使得無機納米材料改性聚烯烴目的得以實現(xiàn)。 本課題研究了四個復合體系：PP／Nano-C<,

3、a>C0<,3>,HDPE／Nano-C<,a>C0<,3>,PP／Nano-OMMT，HDPE／Nano-OMMT。通過以上四個復合體系來研究振動注塑在復合材料改性中的應用。結果表明，振動注塑能很好地改善復合材料的力學性能。對同一體系，將振動注塑和常規(guī)注塑進行比較發(fā)現(xiàn)，在壓力振幅達到最大時，．振動注塑PP／Nano—C<,a>C0<,3>,(100／10)復合材料的沖擊強度達到17.Mpa，較常規(guī)注塑提高了178[％]，且其拉伸強度提

4、高了17[％]； HDPE／Nano-CaCO<,3>(100／5)復合材料的沖擊強度提高了36％，拉伸強度提高了41％，HDPE／Nano-CaCO<,3>(100／10)復合材料的沖擊強度提高了43％，拉伸強度提高了41％；PP／Nano-MMT(100／1)復合材料的沖擊強度提高了148％，PP／Nano-OMMT(100／1)復合材料的沖擊強度提高了178％， PP／Nano-OMMT(100／1)復合材料的拉伸強度提高

5、了17％；210℃時，HDPE／Nano-OMMT(100／5)復合材料的沖擊強度提高了143％，拉伸強度提高了44％；240℃時，HDPE／Nano-OMMT(100／5)復合材料的沖擊強度提高了40％，拉伸強度提高了34％。對于以上四個體系，在相同的振動條件下，將無機納米復合材料和其純料的力學性能進行比較。結果發(fā)現(xiàn)，PP／Nano—CaCO<,3>(100／10)復合材料的沖擊強度較純PP的最大提高了10％，拉伸強度降低了少許； H

6、DPE／Nano—CaCO<,3>(100／5)復合材料的沖擊強度較純HDPE的最大提高了 11％，拉伸強度最大提高17％HDPE／Nano—CaCO<,3>(100／10)復合材料的沖擊強度較純HDPE的最大提高了16％，拉伸強度最大提高10％；PP／MMT(100／1) 復合體系的沖擊強度較純PP的最大提高了9％，PP／OMMT(100／1)復合體系的沖擊強度較純PP的最大提高了38％，而拉伸強度強度變化不大； HDPE／Nano-

7、OMMT(100／5)復合材料的沖擊強度較純HDPE的最大提高了22 ％，拉伸強度提高不明顯。 通過SEM觀察脆斷面，我們發(fā)現(xiàn)，經過振動注塑后的脆斷面中納米碳酸鈣分散較為均勻，基本上都以原生粒子狀態(tài)分散開來，所以力學性能較好。而常規(guī)注塑中納米碳酸鈣團聚較為明顯，這些團聚體成為力學性能的薄弱點。所以納米碳酸鈣在基體中的分散性是決定力學性能好壞的關鍵。而蒙脫土在基體中的分散性主要是通過插層結構表征，從SEM結果可以看出，納米蒙脫土