2 結(jié) 果 與 討 論 2. 1 碳酸鈣改性前后微觀形態(tài)比較 在電子顯微鏡下,對普通碳酸鈣及改性碳酸鈣進(jìn)行顆粒微觀形態(tài)比較,結(jié)果見圖1 普通碳酸鈣 改性碳酸鈣 從圖1可以清楚地看出,普通碳酸鈣粒子分布范圍廣,多以聚集態(tài)的形式存在,而改性碳酸鈣粒子經(jīng)表面改性處理,表面能低,不團(tuán)聚,達(dá)到均勻分散,多以原生粒子狀態(tài)存在,其中部分是以納米粒子狀態(tài)存在(粒徑小于100nm ),因而它能在聚烯烴(PP、PE)樹脂中達(dá)到較好分散,起到增韌補(bǔ)強(qiáng)作用。 2. 2 PP試片性能比較 采用經(jīng)JL-G02改性劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑及鋁酸酯偶聯(lián)劑處理的碳酸鈣分別制樣,試樣在INSTRON4466型萬能材料試驗機(jī)上測試,測試結(jié)果見表1 表1 測試結(jié)果比較 名稱 空白 鋁酸酯 鈦酸酯 JL-G02 改性劑 添加量 % 0 2.0 2.0 2.0 碳酸鈣 份 30 30 30 30 拉伸強(qiáng)度 Mpa 29.97 30.22 31.29 34.14 揚(yáng)氏模量 Mpa 2853.3 2702.1 2852.5 2956.9 斷裂伸長率 % 5.954 15.747 18.864 28.836 注: 1.配方 PP 70份 碳酸鈣 30份 加工助劑適量。 2.添加量為相對于100份碳酸鈣的用量。 2. 3 PE試條測試結(jié)果比較 把PE樹脂、加工助劑及普通碳酸鈣或改性碳酸鈣按一定比例經(jīng)擠出早粒、注射制樣,測試結(jié)果見表2 表2 測試結(jié)果比較 名稱 缺口沖擊強(qiáng)度J/m 拉伸強(qiáng)度 Mpa 斷裂伸長率 % 普通碳酸鈣 132.0 19.0 669.7 改性碳酸鈣 406.5 21.0 809.2 注: 配方 PE 80份 普通或改性碳酸鈣 20份 加工助劑適量。 從表1、表2測試結(jié)果可以看出,JL-G02改性劑處理碳酸鈣用于聚烯烴(PP、PE)填充體系,制品的力學(xué)性能得到明顯的改善和提高,PP試片的斷裂伸長率比未處理的提高近五倍,PE試條的缺口沖擊強(qiáng)度提高三倍多,說明經(jīng)JL-G02改性劑改性后碳酸鈣能更加均勻的分散到制品中,具有很好的相容性,通過化學(xué)鍵合作用,達(dá)到增韌補(bǔ)強(qiáng)效果,因此可以進(jìn)行高填充,降低織品成本。而且物料易塑化,表面亮度高,綜合加工性能優(yōu)良。這是由于普通碳酸鈣表面極性強(qiáng),表面能高,聚烯烴(PP、PE)樹脂中易于團(tuán)聚,不易分散,從而影響制品加工性,并破壞制品的力學(xué)性能。而改性碳酸鈣表面已有機(jī)化改性,表面能顯著降低,不易團(tuán)聚,基本上是以原生粒子狀態(tài)分散到聚烯烴(PP、PE)樹脂中,并通過有機(jī)改性劑的分子橋架作用,在界面上產(chǎn)生強(qiáng)的粘合作用,而其中部分以納米狀態(tài)分散的剛性粒子滲透到聚烯烴(PP、PE)樹脂三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。依據(jù)非彈性體增韌改性觀點(diǎn), 剛性納米級碳酸鈣粒子表面缺陷少,非配對原子多,與聚烯烴(PP、PE)樹脂結(jié)合牢固,在受到外力作用時,引起基體樹脂銀紋化吸收能量,發(fā)生脆-韌轉(zhuǎn)變[3],從而避免局部應(yīng)力集中產(chǎn)生裂紋化,使復(fù)合材料達(dá)到增韌補(bǔ)強(qiáng)效果,具有較好的力學(xué)性能。 2. 4聚烯烴復(fù)合材料沖擊斷面形貌比較 我們對聚乙烯PE/ CaCO3 復(fù)合材料填充體系的沖擊斷面進(jìn)行電鏡掃描分析,SEM照片見圖3、圖4 從圖3可以清楚地看出,PE樹脂中填充未改性的普通CaCO3 ,顆粒團(tuán)聚,粒徑大,分散不均勻,界面結(jié)合差,因而材料收沖擊時易形成應(yīng)力集中,破壞制品的力學(xué)性能。 從圖4可以看出,PE樹脂中填充經(jīng)JL-G02改性劑處理的改性CaCO3 ,顆粒無團(tuán)聚現(xiàn)象,無機(jī)相均勻地分散到PE 樹脂連續(xù)相中,經(jīng)高效改性的普通CaCO3 有機(jī)化界面與樹脂粘接優(yōu)良,無界面分離現(xiàn)象,整個復(fù)合材料體系形成絲狀相互牽纏在一起,因而當(dāng)復(fù)合材料受沖擊時,能產(chǎn)生大量的銀紋吸收能量,從而使制品的沖擊強(qiáng)度大為提高。 SEM照片比較結(jié)果進(jìn)一步說明了經(jīng)JL-G02改性劑處理的改性填充于復(fù)合材料體系,有利于制品的力學(xué)性能提高,這對聚烯烴(PE、PP)樹脂填充改性具有很好的實用的經(jīng)濟(jì)價值。 (待續(xù))
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