用基本断裂功方法表征聚丙烯/弹性体共混体系及纳米碳酸钙/聚丙烯复合材料韧性的研究

摘要

采用基本断裂功方法（冲击法），成功表征了PP、PP/EPDM、PP/POE共混物体系、PP/纳米CaCO3共混物体系和PP/POE/纳米CaCO3共混物体系的冲击韧性。结果表明，在PP/EPDM、PP/POE共混体系中，随着弹性体加入量增加，共混物的比基本断裂功we和比塑性形变功βwp均有提高，表明弹性体的加入提高了材料抵抗裂纹扩展的能力和发生塑性形变的能力，并被冲击试样断面的SEM观察和应力发白区域的观察所证实。塑性形变机理与增韧弹性体的种类无关。
　　 在PP/纳米CaCO3二元共混体系中，纳米CaCO3可以提高PP的比基本断裂功we和比塑性形变功βwp，说明纳米CaCO3可以提高材料的抵抗裂纹扩展的能力和发生塑性形变的能力。
　　 在PP/POE/纳米CaCO3三元共混体系中，在POE含量为8％的情况下，纳米CaCO3的加入可以提高材料的比基本断裂功we，然而比塑性形变功βwp却有所减少，说明纳米CaCO3可以提高材料抵抗裂纹扩展的能力，但部分抵消了POE对材料发生塑性形变的能力的提高。
　　 用拉伸方法表征的比基本断裂功和比塑性形变功与用冲击方法表征的结果有所不同。
　　 基本断裂功方法可以在同一过程中获得材料的比基本断裂功和比塑性形变功，为评价聚合物材料的断裂行为提供了更多的数据。同时，该方法也指出了分别通过提高材料的基本断裂功和塑性形变功来实现增韧的途径。因此，是一种优越的表征材料冲击韧性的方法，在聚合物增韧领域有较高的应用价值。

目录

文摘

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第一章 绪论

1.1 前沿

1.2 聚合物基纳米复合材料增韧机理的研究

1.2.1 橡胶增韧聚合物理论

1.2.2 聚合物脆韧转变临界基体层厚度判据

1.2.3 脆韧转变过程的逾渗模型

1.2.4 断裂力学分析

1.2.5 物理化学作用增强增韧机理

1.2.6 刚性粒子团模型

1.2.7 裂缝与银纹互相转化机理

1.2.8 纳米SiO2增强增韧PP的“枝-爪”模型

1.2.9 三元体系的增韧理论

1.3 基本断裂功法研究增韧机理

1.3.1 基本断裂功方法的基本概念

1.3.2 应用基本断裂功方法的四个假设

1.3.3 基本断裂功方法的优越性

1.4 论文选题的立论、目的和意义

第二章 实验部分

2.1 实验原料

2.2 主要设备

2.3 共混工艺

2.3.1 PP/纳米CaCO3共混物的加工工艺

2.3.2 PP/POE共混物的加工工艺

2.3.3 PP/POE/纳米CaCO3共混物的加工工艺

2.4 基本断裂功测试方法

2.4.1 冲击法条件下的基本断裂功方法

2.4.2 拉伸法条件下的基本断裂功方法

2.5 其它表征方法

2.5.1 SEM观察

2.5.2 应力发白观察

第三章 结果与讨论

3.1 PP/弹性体共混体系研究

3.1.1 PP/POE共混物研究

3.1.2 PP/POE体系共混物与PP/EPDM体系共混物的对比研究

3.1.3 断裂过程的塑性形变分析

3.1.4 加工温度对基本断裂功方法的影响

3.2 PP/纳米CaCO3二元体系研究

3.2.1 基本断裂功方法研究冲击断裂韧性

3.2.2 拉伸条件下的基本断裂功方法的表征

3.2.3 断裂机理研究

3.3 PP/纳米CaCO3/POE三元体系研究

3.3.1 基本断裂功方法表征PP/POE/纳米CaCO3共混物体系的冲击韧性

3.3.2 拉伸条件下的基本断裂功方法的表征

3.3.3 断裂机理研究

第四章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介

北京化工大学 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书