硅灰石复合材料性能的研究.pdf

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1、22工程塑料应用2010年，第38卷，第8期PP／POE／硅灰石复合材料性能的研究付倬戴文利于海美陈佰全邹晓轩(湘潭大学，湘潭411105)摘要用基本断裂功(EWF)方法研究聚丙烯(PP)／聚烯烃弹性体(POE)／硅灰石复合材料的断裂行为，研究不同硅灰石含量对复合材料断裂行为的影响，并把宏观断裂参数的变化与复合材料的微观结构联系起来，从物质结构上寻求断裂参数变化的原因。结果表明，当PP／POE／硅灰石质量比为62／8／30时，PP／POE／硅灰石复合材料的比基本断裂功为83kJ／m，PP／POE／硅灰石复合材料的断裂韧性主要取决于复合材料屈服后抵抗裂纹扩展的能力，PP／POE／硅灰石复合材料的

2、塑性变形能力更依赖于屈服前的行为。相同大小的硅灰石制得的PP／POE／硅灰石复合材料的缺口冲击强度随着硅灰石含量的增加而降低。缺口冲击强度高的复合材料，比基本断裂功却较小，耐长期破裂性也较差，说明基本断裂功比缺口冲击强度更能揭示复合材料长期破坏行为的特征。关键词聚丙烯断裂行为断裂韧性基本断裂功裂纹扩展聚丙烯(PP)的冲击强度较低，特别是在低温和——屈服前的比塑性形变功；高应变率下尤为明显，这使其在热塑性材料的应用W⋯——屈服后的比基本断裂功；中受到了限制，橡胶相的加入可以克服以上缺点，但卢——屈服后的比塑性形变功。材料的刚性会随着橡胶相的加入而降低。为了保持除了很薄的平板，大部分的平板处于平面

3、应力材料刚性和韧性的平衡，笔者加入刚性的无机粒子和平面应变之间的状态，因此研究试样在过渡状态填料硅灰石，制备PP／聚烯烃弹性体(POE)／硅灰石的断裂行为具有很重要的意义。一般认为纯平面应复合材料并研究其断裂力学性能。力状态下试样应用基本断裂功的尺寸要求3t≤f为了研究材料的断裂行为，K．B．Broberg提出≤(试样宽度)／3，纯平面应变[5状态下试样应用了基本断裂功(EWF)的方法，随后被J．Karger—Koc—基本断裂功的尺寸要求为f≤t，此试样的尺寸处于sis等广泛应用]。由于断裂过程发生在内部区，两者之间即过渡区t

4、耗的总理用指数函数或线性函数回归引，笔者用线性功被分为基本断裂功和非基本断裂功，其回归来处理过渡区的数据，通过比较加入不同含量关系如式(1)：的硅灰石和POE引起的材料断裂行为的变化，并将Wf=+Wp(1)宏观断裂参数的变化与材料的微观结构联系起来，还可以进一步以式(2)表示：从物质结构上寻求断裂参数变化的原因。1实验部分=·t‘+。t。Z(2)。1．1原材料式中：——比基本断裂功；PP：H045，湖南长盛石化有限公司；￡——试样厚度；硅灰石：NFW—XA800，18Ixm，新余市南方硅，——韧带长度(即缺口剩余长度)；灰石实业公司；——。比塑性形变功；POE：TAFMERA7007，O／一烯

5、烃共聚物，日本三1t)——比非基本断裂功。井弹性体新加坡分公司。试样韧带单位面积上的比总断裂功、屈服前1．2设备及仪器的比总断裂功，成颈一撕裂过程的比总断裂功双螺杆挤出机：SJSH一30型，南京橡塑机械分别为公式(3)～(5)：厂；一+／3z(3)注塑机：HTB一80型，宁波海天塑料机械公司；缺口制样机：XQZ—I型，承德金建检测仪器有=+卢p，y。Z(4)y，y限公司；=+p·l(5)，，式中：⋯——屈服前的比基本断裂功；收稿日期：2010—06-13付倬，等：PP／POE／硅灰石复合材料性能的研究23电热鼓风干燥箱：101—2B型，天津市泰斯特着位移的继续增大，载荷缓慢地降低，最后至试样撕

6、仪器有限公司；裂。由此可见，试样均在完全屈服后断裂，呈韧性断高低温冲击试验机：JJ一20W型，长春市智能仪裂的特征，符合基本断裂功的使用前提。器设备有限公司；电子万能试验机：RGT一10型，深圳瑞格尔仪Z＼器有限公司；枢舔差示扫描量热(DSC)仪：DSC—Q10型，美国PE公司；扫描电子显微镜(SEM)：JSM一6390LV型，日本JEOL株式会社。图2不同试样的载荷一位移曲线1．3试样制备2．2断裂功参数的测定及变化将PP粒料、硅灰石及POE粒料按一定质量比图3为不同DENT试样的断裂功与f的关系在搅拌机内高速搅拌去湿后，在同向双螺杆挤出机图。由图3可知，实验得到的各种复合材料的数据上挤出造

7、粒，然后将干燥后粒料加入注塑机，注射成点之间均呈良好的线性关系，线性回归系数(R)基厚度为4mm的矩形试样，并用缺口制样机制成不本在0．92以上，保证了所得断裂参数的可靠性。同f值(4～8mm)的尺寸为60mm×10mm×4mm的双边缺口拉伸试样(DENT)，其外观图如图1所g●示。复合材料质量百分比如表1所示。＼4塔5，／nm(a)∥m¨6220呷180图1DENT试样的外观图7表1PP／POE