改性矿物粉体对聚丙烯力学性能影响机理及实验研究

摘要

聚丙烯(PP)作为一种通用塑料，广泛应用于工业生产的各个领域。改性后的非金属矿物粉体在聚丙烯中的添加，不仅会降低生产成本，而且会给予复合材料以更好的性能，因而非金属矿物对PP的增强增韧已经成为研究的热点课题。 本文分别选择碳酸钙、硅灰石、滑石粉对聚丙烯进行不同配比的添加，对各自的力学性能和界面机理进行了研究。在大量实验的基础上，应用现代测试手段，结合实验对界面微观形貌、结构及其机理进行了研究，进一步解释与论证了复合材料的宏观力学性能，为改善复合材料的综合性能提供了理论基础。这些方面的研究在同类研究中具有一定的创新性。 本研究结论如下：(1)聚丙烯通过改性可以显著提高材料的综合性能以满足汽车、洗衣机等方面的使用要求。本论文提出通过非金属矿物粉体改性聚合物以提高材料综合性能的思路，并系统的考查了改性非金属矿物粉体添加后对PP力学性能方面带来的变化。 (2)改性碳酸钙添加后不能带来PP拉伸强度的优化，但是能显著提高PP的韧性；对于硅灰石矿物粉体，添加量在15％时，实现了PP的增强增韧；对于滑石粉粉体，添加量在25％时，也可以同时实现增强和增韧。 (3)应用扫描电子显微镜对改性非金属矿物粉体在聚丙烯中的分散性及其与聚丙烯的界面结合情况进行了观察和研究。结果显示，非金属矿物粉体对PP作用较好时，其界面结合情况和非金属矿物粉体的分散性均较好，这也验证了界面情况是决定改性矿物能否发挥作用的重要因素。 (4)本论文的研究工作为矿物资源的高效合理深加工和材料综合性能的改善提供了新的可靠的思路，并为项目的产业化奠定了良好的基础。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1聚合物及其复合材料

1.1.1聚合物材料的发展

1.1.2塑料材料的组成

1.1.3我国改性塑料行业现状

1.1.4改性塑料的发展趋势

1.2塑料的力学性能及其影响因素

1.2.1塑料的增强及其影响因素

1.2.2塑料的增韧及其影响因素

1.3本论文研究的意义

1.3.1通用塑料的缺点

1.3.2矿物填充与通用塑料性能的改善

2聚丙烯及无机粉体改性

2.1聚丙烯改性

2.1.1聚丙烯概述

2.1.2聚丙烯的化学改性

2.1.3聚丙烯的物理改性

2.2无机粉体的改性

2.2.1无机粉体改性的目的

2.2.2无机粉体的改性方法

2.2.3偶联剂及其作用机理

2.3填料—聚合物界面的作用及其理论

2.3.1填料—聚合物界面的作用

2.3.2填料—聚合物的界面理论

2.3.3填料—聚合物界面体系的表征

3非金属矿物在塑料中的贡献及其机械力改性实现技术

3.1非金属矿物材料在塑料中的贡献

3.1.1非金属矿物材料在塑料中的贡献

3.1.2影响非金属矿物材料功能的因素

3.2非金属矿物机械化学力改性实现技术

3.2.1机械化学力的提出

3.2.2机械化学力与无机粉体的相互作用

3.2.3机械化学力改性实现技术

4原料及设备

4.1实验原料

4.1.1碳酸钙

4.1.2硅灰石

4.1.3滑石粉

4.1.4聚丙烯

4.2设备和药剂

4.2.1改性设备和改性药剂

4.2.2试件的制备设备

4.2.3试件的力学性能测试设备

5改性矿物对聚丙烯力学性能的影响

5.1实验方法及力学指标的测定

5.1.1正交实验方法的确定

5.1.2正交实验表

5.1.3复合材料的力学性能测定

5.2复合材料力学性能分析

5.2.1对复合材料拉伸性能的影响

5.2.2对复合材料断裂伸长率的影响

5.2.3对复合材料弯曲强度的影响

5.2.4对复合材料冲击强度的影响

5.3本章小结

6无机粒子增强增韧PP机理分析研究

6.1填充复合体系界面分析研究

6.2改性矿物粉体/PP复合材料断口形貌分析

6.3数学模拟无机粒子与基体之间的界面作用

7结论与展望

7.1结论

7.2展望

硕士期间发表论文及参与的科研项目

致谢

参考文献