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纳米高岭土在聚合物应用方面的重要性

时间:2014-05-13 10:24:55

作者:世邦机器

纳米高岭土的用量至关重要,简述如下。纳米高岭土的用量对共混物冲击强度的影响在不含增韧剂(POE)的情况下,添加3%的高岭土时PP冲击强度达到非常大值(8.6kJ/m2),比纯PP(7.7kJ/m2)提高了12%,仅比添加1%的纳米高岭土(8.4kJ/m2)时提高2%;而加入POE(20%)后,添加5%的高岭土复合体系的冲击强度达到非常大值(31.8kJ/m2),比添加1%高岭土(26.6kJ/m2)时提高了19.5%,因此添加POE后,纳米高岭土的增韧效果得到了大幅度提高,并且显示出POE和纳米高岭土具有协同增韧效应,而不是两者的简单加和。

纳米高岭土用量对共混物屈服强度的影响随纳米高岭土用量的增加,PPB体系的屈服强度呈现不规则变化,分别在1%和5%时达到较大值,体现出高岭土的增强作用,因此对纯PPB进行改性,纳米高岭土的理想用量为5%;对于PPB/POE复合体系,其屈服强度的变化趋势较为明显,屈服强度随高岭土用量的增加而略呈上升趋势。体现出纳米高岭土对复合体系有一定的增强作用。

纳米高岭土用量对断裂伸长率的影响随着纳米高岭土用量的增加呈上升趋势,PPB和PPB/POE体系的断裂伸长率分别在高岭土用量为3%、5%时达到非常大值,纳米高岭土的加入使得PPB的断裂伸长率增加,高岭土加工设备可以用无机纳米粒子的增韧机理进行解释;而对于PP/POE/纳米高岭土体系,则是由于纳米粒子的加入使弹性体分散相的体积分数增大,从而提高了断裂伸长率。但当纳米舍子超过一定用量后,纳米粒子的表面不能充分润湿,界面黏合减弱或产生空洞,还会导致包覆粒子外层弹性体的厚度减小,使其弹性体的作用减弱。从而使得共混体系的断裂伸长率有所降低。

由共聚PPB冲击断面的SEM照片看出,当POE用量为20%时,共混物两相之间形成了互锁的网络结构,在弹性体相间有PP微纤相连,断面粗糙,呈现典型的韧性断裂,这是由于分散的POE弹性体微粒作为大量的应力集中点,在外力强大冲击时,PP中引发银纹和剪切带,随着银纹在其周围支化而吸收大量的冲击能量;同时由于大量银纹之间应力场的相互干扰,降低了银纹端的应力,阻碍了银纹的进一步发展,从而使材料的韧性大大提高。由于较强的界面黏合,高岭土粒子被基体所包覆以层状结构分散于共混物基体中,分散较为均匀。当进一步放大后,断面上还可观察到有少量裸露的填料粒子存在,高岭土的用途表明复合材料的破坏主要发生在填料粒子之间的基体上,这种界面的牢固结合以及独特的分散形态导致该体系具有较高的拉伸强度和突出的冲击韧性。

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