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pp是一种*具发展前途的通用热塑性树脂。目前,它的一个发展趋势是通过改性使其高性能化,以拓展其应用领域。用天然矿物无机刚性粒子来强韧pp,特别是强韧低韧性pp是近年来研究的热点。
无机刚性粒子填充pp复合材料的力学性能很大程度上取决于无机刚性粒子与pp基体的界面粘结状况|M|.为了改善无机刚性粒子与pp基体的界面粘结状况,研究者多采用偶联剂和高聚物对无机刚性粒子进行表面处理7|.我们对改性天然橡胶包覆处理无机刚性粒子进行过研究1891,但国内外应用改性天然橡胶处理无机刚性粒子填充pp以提高材料的刚性和韧性的研究至今未见报道。本文利用acMma二元接枝天然橡胶特殊的分子结构,对滑石粉表面进行包覆处理,填充低韧性pp,研究了处理方法、改性天然橡胶用量以及滑石粉填充量对填充pp复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度的影响,并与硅烷偶联剂KH?550处理滑石粉进行了比较,为拓宽PP的强韧途径和拓展塑料用无机填料的预处理提供了有价值的方法。
1.对比表2结果,在一定用量的范围内,KH?550对滑石粉进行表面处理具有一定的强效果,这说明KH?550能很好地改善滑石粉与PP树脂基体的界面结合强度,但韧效果不显著。而gNR?30表面处理滑石粉填充PP复合材料在拉伸强度保持较高的情况下,冲击强度得到明显的提高,这说明gNR30处理滑石粉和PP基体间良好的相界面形式、良好的界面结合,充分发挥了滑石粉的强效果,有效地降低了由于弹性体的引入而导致的复合材料的拉伸强度损失的程度,而滑石粉与PP间gNR?30柔性界面层的引入增加了擂能的吸收和耗散作用实现了滑石粉刚性粒子和改性天然橡胶的双重增强增韧效果。
表2处理剂用量对复合材料力学性能的影响注:PP滑石粉=100/15,湿法处理。
两种处理剂处理滑石粉都有一个*佳用量,KH用量,滑石粉表面形成完善的、具有一定厚度的界面结合良好的柔性单分子包履层,滑石粉的处理效果*好,复合材料的综合性能*佳。超过*佳用量,滑石粉表面形成界面作用较弱的多分子物理吸附层,导致滑石粉与PP间的界面粘接强度减弱;且在混炼中,部分KH?550或gNR?30呈游离状态而分散在PP基体中,KH550对PP起到塑作用,而极性的gNR30与PP的相容性较差,由此造成复合材料的力学性能下降。因此,对PP进行强韧改性时,处理剂的用量不宜过多12. 3滑石粉填充量对复合材料力学性能的影响滑石粉填充量对复合材料力学性能的影响如、2所示。由图可见,未处理滑石粉由于具有一定的活性,在低填充量时5%),不会对PP的性能造成损害,复合材料的韧性稍有提高;但当填充量>15 %后,复合材料的拉伸强度和冲击强度都严重下降,低于纯PP的性能。KH?550处理滑石粉填充PP,能较好地提高复合材料的拉伸强度,在填充量达到25 %时,复合材料的拉伸强度还优于纯PP,但提高低韧性PP复合材料的韧性仍有限,只是在低填充量5 %)时稍有提高。gNR?30包覆处理滑石粉填充PP,复合材料的拉伸强度损失较少,而复合材料的韧性提高比较显著,当填充量达到15%时,与纯PP比较,拉伸强度只损失了25%,而冲击强度却提高了66%;在填充量达到25%时,复合材料仍具有较好的综合力学性能。从图中还可看出,在我们研究的滑石粉填充量范围内,经表面处理的滑石粉填充PP复合材料的综合力学性能优于未处理滑石粉填充PP复合材料的性能。这体现了KH?550和gNR?30对滑石粉有效的改性效果。
4复合材料形态结构的SEM分析为滑石粉填充PP复合材料的冲击断面的SEM照片。对比照片可见,未处理滑石粉填充PP复合材料的断面上有明显的、较大的滑石粉凝聚体颗粒,滑石粉凝聚体之间及凝聚体与PP之间有较大的清晰的缝隙,这说明未处理的滑石粉在PP中不能均匀分散,且与PP之间的界面结合强度较差,材料受冲击断裂时,破坏发生在界面粘接力较弱的滑石粉或滑石粉凝聚体颗粒与PP基体间的界面上;未处理滑石粉填充PP复合材料的断面较平滑,呈现明显的脆性断裂特?30处理滑石粉填充PP复合材料的断面上留下的孔洞较小和较少,孔洞的边界模糊,滑石粉分散均匀,断面形成剪切屈服塑性形变摺迹,呈现明显的韧性断裂特征。断面形态结构表明,gNR?30包覆处理滑石粉改善了滑石粉在基体中的分散性,提高了滑石粉与PP基体的粘着力,有利于滑石粉粒子附近的PP基体受冲击时发生较大的剪切屈服,从而有效地提高了滑石粉填充PP复合材料的韧性。
KH550和ACMMA二元接枝天然橡胶处理滑石粉的填充量分别为5 %和15%时,填充复合材料的综合力学性能*佳。在相同的填充量下,经处理的滑石粉填充PP复合材料的综合力学性能始终优于未处理滑石粉填充PP复合材料的性能,从而有效地提高了复合材料的滑石粉填充量。