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空心玻璃微珠填充PP复合材料的结构与性能研究
2018-09-04 11:32:17 点击率:1429
空心玻璃微珠填充PP复合材料的结构与性能研究
中国塑料bookmark0空心玻璃微珠填充PP复合材料的结构与性能研究雪佳，李亮，余鼎声，张立群，徐日炜（北京化工大学材料科学与工程学院，北京市新型高分子材料制备与加工重点。
作为填料，其最主要的两个特性是粒径和表面活性。是玻璃微珠的扫描电镜照片，可以看出球形度很高，粒径有一定的分布。是玻璃微珠的傅立叶红外光谱分析谱图。此实验中，为了防止水分的干扰，用液体石蜡作为包覆介质。表明，玻璃微珠没有明显显示羟基和其他极性的活性基团峰位，说明玻璃微珠的表面处理较为困难，并且表面改性程度受到限制。
表1玻璃微珠的化学组成成分册2玻璃微珠的红外光谱。2玻璃微珠的表面活化处理玻璃微珠表面因有少量亲水性羟基基团和大量的硅氧硅化学键，具有亲水性，而pp具有憎水性，因此两者之间的相容性差，界面难以形成良好的粘结。因此，为了改善填料和树脂的界面结合就必须采用适当的方法对微珠表面进行改性处理。硅烷偶联剂是填料常用的偶联剂4是H种含有e4官团的分子对玻璃ihing维、硅酸盐、二氧化硅、三氧化铝、陶土等填料效果显著。为了提高玻璃微珠的补强效果，本文采用硅烷偶联剂KH―550对微珠进行活化处理，以增强PP与填料之间的界面结合力或相容性11. 2.3玻璃微珠/PP复合材料力学性能2.3.1玻璃微珠/PP复合材料的拉伸强度和冲击强度由、、发现，未活化的玻璃微珠添加到PP中，从总体趋势看，共混物的拉伸强度、冲击强度°C）均随着玻璃微珠含量的提高而下降。
这是因为作为刚性玻璃微珠，颗粒间聚集力较大，容易形成粒子团聚体，特别是在高填充时。而粒子团聚体在材料中是薄弱环节，受力后易造成应力集中，引起材料破坏，另一方面，也是更重要的方面，玻璃微珠和塑料界面的粘接性较差，因而随着玻璃微珠含量的提高复合材料力学性能下降。
空心微珠含童/份1一活化2―未活化玻璃微珠含量对PP拉伸强度的影响玻璃微珠活化后填充pp时，玻璃微珠和pp间可以形成一个相对好的粘结界面，同时可以促使玻璃微珠在树脂中的分散均匀性提高，所以添加适量玻璃微珠的复合材料拉伸强度有一定程度提高。但由于空心玻璃微珠的表面活性基团很少，因此采用偶联剂KH― 550对其活化后，玻璃微珠的表面与PP大分子间的作用力并没有得到很大提高，当活化玻璃微珠大量添加到PP塑料中后，玻璃微珠间由于聚集发生团聚，最终导致材料的拉伸强度有所下降。就冲击强度而言，由于活化玻璃微珠和PP间存在着相对好的粘结界面，导致裂纹在活化玻璃微珠和聚丙烯间界面扩展比在未活化玻璃微珠和聚丙烯间界面扩展时，需要消耗更多的能量，因而冲击强度较未活化体系要高。但显然由于玻璃微珠不能引发银纹、剪切带，界面空化效应也不强，故随着玻璃微珠含量的提高，材料的冲击强度有所从看出，添加未活化的玻璃微珠，PP复合材料的熔体粘度随着玻璃微珠含量的提高而上升，这是由于在此体系中未活化的玻璃微珠的阻流效应造成的，玻璃微珠活化后，pp复合材料的熔体粘度虽然亦随着玻璃微珠含量的提高而上升，但与未活化玻璃微珠和pp共混物的熔体粘度相比较，提高幅度要小，这是由于活化的玻璃微珠粒子与pp树脂界面相容性有所提高，使玻璃微珠与pp分子链间的界面相对运动摩擦阻力减小。
2.3.3玻璃微珠/PP复合材料的微观形态结构PP/玻璃微珠（活化）复合材料流变曲线和是未活化和活化玻璃微珠/PP复合材料冲击断裂面的扫描电镜照片，可以看出，未活化玻璃微珠/PP复合材料中，非常光滑的玻璃微珠分布在PP连续相中，二者有明显的分界面和空隙，玻璃微珠与基体树脂之间几乎无粘结，受外力冲击后，玻璃微珠在基体树脂中滑动，产生了沟槽，对树脂起破坏作用，这表明未处理的玻璃微珠与PP相容性较差，因此，添加未活化的玻璃微珠使PP的拉伸、冲击强度下降。
从活化玻璃微珠/PP体系的冲击断裂面扫描电镜照片发现，用KH-550活化后的玻璃微珠与PP树脂间的相分界面较模糊，断裂面上无大量玻璃微珠脱粘后产生的空洞，说明活化后的玻璃微珠与PP的粘接性得到了一定程度的提高。
4活化PP/玻璃微珠复合材料的维卡软化点从表2可见，添加活化玻璃微珠的共混物的维卡软化点与纯PP相比稍有提高，表明玻璃微珠可改善PP的耐热性。
表2PP/玻璃微珠复合材料的维卡软化点配方PP/微珠配比软化点/°C 3结论a）在pp中添加未活化的玻璃微珠，复合材料的拉伸强度和冲击强度（低温和室温）随着玻璃微珠含量的提高而有所下降。
（2）添加适量活化玻璃微珠，复合材料的拉伸强度随着玻璃微珠含量的提高而缓慢上升。
a）添加未活化或活化玻璃微珠复合材料的熔体粘度均随着玻璃微珠含量的增加而提高，但活化玻璃微珠复合材料的熔体粘度提高幅度较小。
（4）微观形态结果表明，未活化的玻璃微珠/PP复合材料相分界面明显，采用KH-550活化的玻璃微珠与PP相分界面较模糊。
a）作为填料，玻璃微珠能提高pp的维卡软化点。
（6）对PP树脂而言，活化玻璃微珠是一种理想的填料，可以适量填充，能够降低制品成本，添加量少时起到增强作用。
中国塑料bookmark0空心玻璃微珠填充PP复合材料的结构与性能研究雪佳，李亮，余鼎声，张立群，徐日炜（北京化工大学材料科学与工程学院，北京市新型高分子材料制备与加工重点。
作为填料，其最主要的两个特性是粒径和表面活性。是玻璃微珠的扫描电镜照片，可以看出球形度很高，粒径有一定的分布。是玻璃微珠的傅立叶红外光谱分析谱图。此实验中，为了防止水分的干扰，用液体石蜡作为包覆介质。表明，玻璃微珠没有明显显示羟基和其他极性的活性基团峰位，说明玻璃微珠的表面处理较为困难，并且表面改性程度受到限制。
表1玻璃微珠的化学组成成分册2玻璃微珠的红外光谱。2玻璃微珠的表面活化处理玻璃微珠表面因有少量亲水性羟基基团和大量的硅氧硅化学键，具有亲水性，而pp具有憎水性，因此两者之间的相容性差，界面难以形成良好的粘结。因此，为了改善填料和树脂的界面结合就必须采用适当的方法对微珠表面进行改性处理。硅烷偶联剂是填料常用的偶联剂4是H种含有e4官团的分子对玻璃ihing维、硅酸盐、二氧化硅、三氧化铝、陶土等填料效果显著。为了提高玻璃微珠的补强效果，本文采用硅烷偶联剂KH―550对微珠进行活化处理，以增强PP与填料之间的界面结合力或相容性11. 2.3玻璃微珠/PP复合材料力学性能2.3.1玻璃微珠/PP复合材料的拉伸强度和冲击强度由、、发现，未活化的玻璃微珠添加到PP中，从总体趋势看，共混物的拉伸强度、冲击强度°C）均随着玻璃微珠含量的提高而下降。
这是因为作为刚性玻璃微珠，颗粒间聚集力较大，容易形成粒子团聚体，特别是在高填充时。而粒子团聚体在材料中是薄弱环节，受力后易造成应力集中，引起材料破坏，另一方面，也是更重要的方面，玻璃微珠和塑料界面的粘接性较差，因而随着玻璃微珠含量的提高复合材料力学性能下降。
空心微珠含童/份1一活化2―未活化玻璃微珠含量对PP拉伸强度的影响玻璃微珠活化后填充pp时，玻璃微珠和pp间可以形成一个相对好的粘结界面，同时可以促使玻璃微珠在树脂中的分散均匀性提高，所以添加适量玻璃微珠的复合材料拉伸强度有一定程度提高。但由于空心玻璃微珠的表面活性基团很少，因此采用偶联剂KH― 550对其活化后，玻璃微珠的表面与PP大分子间的作用力并没有得到很大提高，当活化玻璃微珠大量添加到PP塑料中后，玻璃微珠间由于聚集发生团聚，最终导致材料的拉伸强度有所下降。就冲击强度而言，由于活化玻璃微珠和PP间存在着相对好的粘结界面，导致裂纹在活化玻璃微珠和聚丙烯间界面扩展比在未活化玻璃微珠和聚丙烯间界面扩展时，需要消耗更多的能量，因而冲击强度较未活化体系要高。但显然由于玻璃微珠不能引发银纹、剪切带，界面空化效应也不强，故随着玻璃微珠含量的提高，材料的冲击强度有所从看出，添加未活化的玻璃微珠，PP复合材料的熔体粘度随着玻璃微珠含量的提高而上升，这是由于在此体系中未活化的玻璃微珠的阻流效应造成的，玻璃微珠活化后，pp复合材料的熔体粘度虽然亦随着玻璃微珠含量的提高而上升，但与未活化玻璃微珠和pp共混物的熔体粘度相比较，提高幅度要小，这是由于活化的玻璃微珠粒子与pp树脂界面相容性有所提高，使玻璃微珠与pp分子链间的界面相对运动摩擦阻力减小。
2.3.3玻璃微珠/PP复合材料的微观形态结构PP/玻璃微珠（活化）复合材料流变曲线和是未活化和活化玻璃微珠/PP复合材料冲击断裂面的扫描电镜照片，可以看出，未活化玻璃微珠/PP复合材料中，非常光滑的玻璃微珠分布在PP连续相中，二者有明显的分界面和空隙，玻璃微珠与基体树脂之间几乎无粘结，受外力冲击后，玻璃微珠在基体树脂中滑动，产生了沟槽，对树脂起破坏作用，这表明未处理的玻璃微珠与PP相容性较差，因此，添加未活化的玻璃微珠使PP的拉伸、冲击强度下降。
从活化玻璃微珠/PP体系的冲击断裂面扫描电镜照片发现，用KH-550活化后的玻璃微珠与PP树脂间的相分界面较模糊，断裂面上无大量玻璃微珠脱粘后产生的空洞，说明活化后的玻璃微珠与PP的粘接性得到了一定程度的提高。
4活化PP/玻璃微珠复合材料的维卡软化点从表2可见，添加活化玻璃微珠的共混物的维卡软化点与纯PP相比稍有提高，表明玻璃微珠可改善PP的耐热性。
表2PP/玻璃微珠复合材料的维卡软化点配方PP/微珠配比软化点/°C 3结论a）在pp中添加未活化的玻璃微珠，复合材料的拉伸强度和冲击强度（低温和室温）随着玻璃微珠含量的提高而有所下降。
（2）添加适量活化玻璃微珠，复合材料的拉伸强度随着玻璃微珠含量的提高而缓慢上升。
a）添加未活化或活化玻璃微珠复合材料的熔体粘度均随着玻璃微珠含量的增加而提高，但活化玻璃微珠复合材料的熔体粘度提高幅度较小。
（4）微观形态结果表明，未活化的玻璃微珠/PP复合材料相分界面明显，采用KH-550活化的玻璃微珠与PP相分界面较模糊。
a）作为填料，玻璃微珠能提高pp的维卡软化点。
（6）对PP树脂而言，活化玻璃微珠是一种理想的填料，可以适量填充，能够降低制品成本，添加量少时起到增强作用。