Page 103 - 《橡塑技术与装备》2024年11期
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测试与分析                                              王昊宇 等·无机填料填充改性聚丙烯的研究进展及应用


                冲击强度和弯曲模量则随填充份数的增加而显著提升，                          强度的保持率。
                这是因为纳米 CaCO 3 可以增加复合材料内部的纳米级                          杨树竹等    [15]  研究了硅灰石添加量和粒径大小对
                孔洞的数量，这些孔洞能有效提升复合材料的韧性。                           PP/ 硅灰石复合材料性能的影响，结果表明，当硅灰
                张翼清等    [8]  进一步研究了纳米 CaCO 3 不同添加量下               石的添加量小于 30% 时，复合材料的拉伸强度、弯曲
                PP/CaCO 3 复合材料的力学性能，结果表明，复合材                      强度、弹性模量和弯曲模量均随硅灰石添加量的增加
                料的拉伸强度与纳米 CaCO 3 添加量呈负相关关系、弯                      而有所提升，大于 30% 后强度和模量均会有不同程度
                曲强度和弯曲模量与纳米 CaCO 3 添加量呈正相关关                       的下降 ；当硅灰石粒径较大时，复合材料的拉伸强度
                系、缺口冲击强度随纳米 CaCO 3 添加量的增加呈现出                      和弯曲强度较好，但是冲击性能较低，而粒径较小时，
                先增大后减小的变化趋势，但是当纳米 CaCO 3 添加量                      复合材料的冲击性能更好。同时，加入不同成核形貌
                超过 30% 后，纳米 CaCO 3 会出现团聚，导致复合材                    的硅灰石可以依靠成核剂与硅灰石的协同作用得到力
                料力学性能下降。                                          学性能更加均衡的复合材料            [16] 。另外，铝酸酯等偶联
                    由于 CaCO 3 的表面极性较强，而 PP 是非极性                   剂还能进一步改善硅灰石与 PP 的相容性，提升复合
                                                                  材料的力学性能       [17] 。
                聚合物，CaCO 3 与 PP 的相容性较差，需对 CaCO 3
                进行表面改性处理         [9] 。柳晨醒等   [10]  采用硅烷偶联剂            陈秀宇等    [18]  对比研究了硬脂酸偶联剂和硅烷偶
                处理 CaCO 3 ，并研究了处理后 CaCO 3 不同添加量对                  联剂对 PP/ 云母复合材料性能的影响，结果表明，相
                PP/CaCO 3 复合材料性能的影响，结果表明，相比于                      比于硬脂酸偶联剂，硅烷偶联剂对云母的包覆改性效
                CaCO 3 未处理时，处理后 CaCO 3 的添加量在 25% 以                果更好，当云母的质量分数为 20%，硅烷偶联剂的质
                下时，在 PP 中的分散更加均匀，能够有效阻止银纹                         量分数为 1.2% 时，复合材料的缺口冲击强度最高。
                扩张，显著提升复合材料的冲击强度 ；但是当处理后                          Zhou 等  [19]  对比研究了纳米 SiO 2 和滑石粉对 PP 性能
                CaCO 3 的添加量超过 25% 后，仍会在 PP 内出现团聚                  的影响，结果表明，纳米 SiO 2 能够更显著提升 PP 的
                现象，导致复合材料力学性能降低。张陶忠等                   [11]  对比   拉伸模量和屈服强度，且当纳米 SiO 2 的质量分数约 5%
                了钛酸酯偶联剂 JN-114 与铝酸酯偶联剂 DL-411 表                   时，复合材料的各项性能已基本优于滑石粉的质量分
                面改性重质碳酸钙后填充 PP 对复合材料冲击强度的                         数为 40% 时。Vidakis 等    [20]  研究了纳米 SiO 2 对 PP 复
                影响。研究表明，两种偶联剂使得重质碳酸钙具有疏                           合材料力学性能的影响。结果表明，SiO 2 会影响基体
                水性，均有效提高了 PP 复合材料的冲击强度，当添                         的机械性能，即使在质量分数较低时也是如此，SiO 2
                加量为 20% 时，复合材料冲击强度最大，较未改性对                        的填充提高了 PP 复合材料的总体性能。
                照组提高了 40% 左右。                                     1.3 复合填料填充改性 PP
                1.2 硅化合物填充改性 PP                                       单一填料改性 PP 有时对复合材料性能的提升并
                    我国硅化合矿物产量丰富、价格低廉，而且硅化                         不明显，或者对部分性能产生负面影响。因此，综合
                合物不仅能改善 PP 的力学性能，还能增强其耐热、                         利用两种、多种填料，充分发挥各种填料的优势，达
                耐老化、电绝缘、阻燃等性能，硅酸盐和纳米 SiO 2 等                      到协同效果，是全方位改性 PP 的合理方法。
                硅化合物是 PP 填充改性中最经济的无机填料之一。                             Leong 等  [21]  研究了滑石粉与 CaCO 3 复配对 PP 力
                    常用于 PP 改性的硅酸盐有滑石粉、硅灰石和云                       学性能的影响，结果表明，滑石粉改善了 PP 的拉伸
                母等。王鑫等      [12]  研究了滑石粉对 PP 性能的影响，结              强度和弯曲强度，CaCO 3 改善了 PP 的抗冲击性，且
                果表明，滑石粉可以吸收一部分冲击能，从而提升复                           当滑石粉与 CaCO 3 的添加量相同时，协同效果最佳，
                合材料的冲击强度，但滑石粉与 PP 的相容性较差，                         复合材料具有最佳的综合力学性能。李善吉等                     [22]  研
                产生的空穴会造成复合材料的受力面积变小，导致复                           究了 CaCO 3 和钛酸酯改性的纳米 SiO 2 复配对 PP 力学
                合材料拉伸强度下降。俞飞等             [13~14]  研究了环境温度和       性能的影响，结果表明，复合填料能够改变 PP 内部
                滑石粉填充量对 PP/ 滑石粉复合材料拉伸和弯曲性能                        的晶体结构、结晶度和晶体尺寸，从而改善复合材料
                的影响，结果表明，复合材料的拉伸强度和弯曲强度                           的力学性能，弯曲强度、冲击强度和拉伸屈服强度均
                随环境温度的升高而不断降低，但是增加滑石粉的填                           明显提高。聂畅等         [23]  将高岭土与硫酸钡在偶联剂的
                充量能够有效提升复合材料在高温下拉伸强度和弯曲                           作用下进行复配，并对 PP 进行改性，结果表明，高


                2024     第   50 卷                                                                      ·49·
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