《武汉工程大学学报》 2011年05期
57-58,66
出版日期：2011-05-31
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
陶瓷微珠填充改性聚丙烯的研究
0引言聚丙烯（PP）具有质轻、价廉、易加工、耐腐蚀、力学均衡性好等优点，是发展最快的塑料品种.近年来，随着汽车、家电、机械等行业的飞速发展，对新材料工业提出了更高的要求，通用PP的性能已不能很好地满足各行业日益发展的需要，因此PP的改性成为目前国内外研究的重点和热点.在聚合物改性技术中，无机填料与聚合物的共混改性应用的最广泛，随着无机粉体材料品种的增加、加工技术的进步、表面改性技术的发展，无机粉体填充改性聚合物已从降低成本为主要目的发展成为开发高性能高分子复合材料的重要手段［1-5］.陶瓷微珠是一种新型填料，具有白度高、流动性、耐候性、化学稳定性好等特点，本文研究了陶瓷微珠对PP的填充改性作用.1实验部分1.1主要原料聚丙烯（PP）：牌号B8101，中国石化北京燕化石油化工股份有限公司.陶瓷微珠：细度5.5 μm(2500目)，上海格润亚纳米材料有限公司.1.2仪器设备36型平行双螺杆混炼挤出机：南京诚盟化工机械有限公司；四缸全液压注塑机：型号JPH50，广东泓利机器有限公司；RM-200A转矩流变仪：哈博电气制造公司. XJU-22冲击试验机：河北承德试验机厂；热变形、维卡软化点温度测定仪：XWY300A，济南天辰机器有限公司；万能制样机：河北省承德市试验机总厂. 电子万能试验机：型号WDW-20，深圳市凯强利机械有限公司.1.3试样制备 将PP与无机填料混合，经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度为180～210 ℃，挤出造粒后的物料在60 ℃下干燥2 h，在注塑成型机上完成拉伸、冲击和抗弯曲测试样条的制备，缺口冲击试样在万能制样机上制备.1.4性能测试 拉伸性能和弯曲性能分别按GB/T 1040-1992和GB/T9341-1988在电子万能试验机上测试；冲击强度按GB/T1843-1996 进行测试；维卡软化温度按GB/T1633-2000 进行测试；流变性能在RM-200A型转矩流变仪上进行测试，测试温度为210℃，转子的转速为80 r/min.2结果与讨论2.1陶瓷微珠对PP力学性能的影响陶瓷微珠的添加量对PP力学性能的影响见表1.表1陶瓷微珠对PP力学性能的影响
Table 1Influence of ceramic microsphere on
mechanical properties of PP
陶瓷微珠用量/份0304050拉伸强度/MPa26.8527.7328.5627.92弹性模量/MPa118.33353.65387.74383.76抗弯强度/MPa 25.930.5434.5728.88弯曲模量/MPa848.681 050.281 740.311 998.41缺口冲击强度/(kJ/m2)不断不断不断不断从表1可以看出，陶瓷微珠的加入使PP的拉伸强度和抗弯强度均有所增加，并在陶瓷微珠的用量为40份时达到最大，其中抗弯强度提高的幅度较大，达33.5%；弹性模量和弯曲模量则大幅度增加，达到2~3倍，这表明陶瓷微珠对PP有较好的增强作用.而且PP/陶瓷微珠复合材料还有良好的冲击性能，各试样在冲击试验中均不破坏. 陶瓷微珠对PP的增强作用可能与其粒径小及与PP的相容性好有关.所用的陶瓷微珠经过了表面活性处理，在PP中的分散性好，又由于陶瓷微珠的粒径很小，比表面积大，与PP发生物理或化学结合的可能性大，增强了粒子与PP的界面粘合，因而可承担一定的载荷，起到增强作用.2.2陶瓷微珠对PP维卡软化点的影响陶瓷微珠含量对PP维卡软化点的影响见表2.表2陶瓷微珠对PP维卡软化点温度的影响
Table 2Influence of ceramic microsphere
on Vicat softening temperature of PP
陶瓷微珠用量/份0304050维卡软化点/℃59.976.880.782.8从表2中可以看出PP/陶瓷微珠复合材料的维卡软化点随陶瓷微珠含量的增加而提高，含50份陶瓷微珠的复合材料的维卡软化点比纯PP提高了229 ℃.这表明陶瓷微珠可显著提高PP的耐热性能.第5期汪艳：陶瓷微珠填充改性聚丙烯的研究
武汉工程大学学报第33卷
2.3陶瓷微珠对聚丙烯流变性能的影响 图1是用转矩流变仪测得的PP与陶瓷微珠熔融混合时的流变曲线.图1表明陶瓷微珠与PP混合性能良好，随陶瓷微珠用量的增加，复合体系的平衡转矩稍有增加，即熔体黏度有所增加，流动性能有所下降.图1陶瓷微珠用量对PP流变性能的影响
Fig.1Influence of ceramic microsphere
on rheological property of PP3结语陶瓷微珠对聚丙烯有明显的增强作用，随陶瓷微珠用量的增加，复合材料的拉伸强度及模量、弯曲强度及弯曲模量都有不同程度的提高，并在陶瓷微珠用量为40份时达到最佳；陶瓷微珠用量达到50份时的复合材料仍具有良好的冲击韧性；陶瓷微珠可显著提高复合材料的耐热性；陶瓷微珠易于与PP混合，随陶瓷微珠用量的增加，材料的加工流动性有所降低，但影响不大.