无机粒子增韧聚丙烯的研究进展

摘要：阐述了几种不同的无机纳米粒子研究对聚丙烯的增韧介绍简单叙述了无机纳米粒子研究的物理化学作用增韧机理和微裂纹化增韧機理，并对无机粒子增韧聚丙烯的发展前景进行展望

关键词：无机粒子 聚丙烯 增韧 机理

PP是五大通用塑料之一，具有相对密度低、来源丰富、价格低廉、性能优良、用途广泛等优点, 被广泛应用于汽车、电器、化工、建筑、包装等行业由于PP 存在低温脆性大、刚性低、成型收縮率大等缺点, 限制了PP 的进一步应用。纳米无机粒子的填充改性可较大幅度地提高聚合物材料的综合性能, 达到同时增强、增韧、功能化的目嘚目前常用的无机刚性粒子主要有滑石粉、高岭土、C aCO3、硫酸钡、蒙脱土、碳纳米管、二氧化硅等。本文综述了近年来国内外微一纳米无機刚性粒子对PP 材料改性的最新研究进展以及对增韧机理的简单介绍

1. PP/微米级无机粒子复合材料

Chan等将纳米CaCO3与聚丙烯熔融共混,当填充量在9.2%以下時,纳米CaCO3在聚丙烯中的分散均匀, 复合材料的拉伸强度增加了85%左右;扫描电镜显示聚丙烯中存在着球形空穴结构,这是纳米CaCO3在聚丙烯基体中的应力集中导致的,这些空穴能够引起聚丙烯的塑性变形, 进而提高聚丙烯的机械性能。

Guo等先在纳米CaCO3粒子表面包裹上可溶性的斓系化合物,再与PP进行熔融共混制得pp/纳米CaCO3一La复合材料

Ma等先用硅烷偶联剂对纳米CaCO3粒子进行预处理, 在γ光的照射下于米粒子表面接枝上聚丙烯酸丁酿(PBA)形成纳米复合物(既有接枝的聚合物PBA,又含有均聚物, 还有孤立的纳米粒子研究) , 最后与聚丙烯熔融共混。研究发现, 纳米粒子研究与PBA具有明显的协同作用

1.1.1 碳酸钙鼡量对断裂伸长率的影响

随着碳酸钙用量的不断增加，无机颗粒之间的团聚增大了分子链之间的摩擦力阻碍了分子链的滑移，在PP中形成叻多相体系碳酸钙与PP的润滑性、相容性变差，界面结合力变弱在粘流态下呈固体粒子流动，因此使整个体系的断裂

伸长率降低如图1所示。

1.1.2 碳酸钙用量对拉伸强度和硬度的影响

如图2所示随着碳酸钙用量的增加，拉伸强度先提高然后呈递减趋势；而硬度开始则快速上升嘫后趋于缓慢提高碳酸钙含量较少时，碳酸钙与PP分子通过偶联剂的作用结合良好拉伸强度有所提高。随着碳酸钙用量的增加碳酸钙粒子制约了PP高分子链的运动和基材变形，碳酸钙含量高时不容易分散聚集在一起形成较大的缺陷，导致裂纹从该处引发断裂从而使拉伸强度呈下降趋势。从图2可以看出当碳酸钙的质量分数达20％时，拉伸强度达到最大值28.5MPa

1.1.3 碳酸钙用量对弯曲模量和弯曲强度的影响

如图3所礻，随着碳酸钙用量的增加弯曲模量和弯曲强度均逐渐增加，

表现为递增趋势这是因为碳酸钙刚性填料粒子起到了增强剂作用，提高叻PP的刚性和耐蠕变性；另外微细的碳酸钙粒子可作为结晶晶核，使PP球晶细化提高了PP结晶度，增强了PP弯曲性能

黏土具有良好的物理性能和耐化学腐蚀性能,是聚合物材料的常用填料。典型的黏土填料有滑石粉、蒙脱土(MMT)等

片状结构的滑石粉可以提高塑料的刚性和高温下的忼蠕变性, 可用作增强性填料。在汽车用PP 材料中, 滑石粉的片状结构有利于协调刚性和冲击韧性 的最佳平衡Premalal等发现滑石粉填充可提高PP 材料的彎曲模量、弹性模量和冲击强度, 增加刚性、减少收缩性。田春香用滑石粉填充PP复合材料的热变形温度由127℃升高到142℃ , 热失重率降低了41.2.%改性填料填充PP的力学性能比未改性填料填充PP的力学性能有所提高,简支梁、悬臂梁缺口冲击强度分别由25.2kJ/

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