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1、矿物加工工程专业优秀论文矿物加工工程专业优秀论文 硅酸盐矿物增韧增强聚丙烯复合材料硅酸盐矿物增韧增强聚丙烯复合材料试验研究试验研究关键词：聚丙烯关键词：聚丙烯 低密度聚乙烯低密度聚乙烯 白云母白云母 硅灰石硅灰石 复合材料复合材料摘要：聚丙烯（PP）作为通用热塑性塑料，力学性能优良，但也存在低温脆性、 成型收缩率大、易老化等缺点。聚乙烯（PE）加工性能好，具有一定的刚性和 良好的低温冲击性能，是 PP 改性的良好材料。弹性体乙烯-辛烯聚合物（POE） 分子结构中不含有双键，耐候性好，且具有较小的内聚能，较高的剪切敏感性， 其表观剪切黏度对温度的依耐性与 PP 相近，在热稳定性、加工性方面都显示
2、出 无可比拟的优势。论文以马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）作为增容剂，以低 密度聚乙烯（LDPE）或 POE 为增韧剂，以超细矿物微粉为增强剂，采用熔融共 混工艺制备了 PP/LDPE/白云母共混物和 PP/POE/PP-g-MAH/白云母/硅灰石复合 材料。对复合材料的拉伸性能、弯曲性能、冲击性能进行了研究，采用扫描电 子显微镜（SEM） 、差示扫描量热仪（DSC）对复合材料的形态结构和结晶行为进 行了研究。 主要取得以下结果： （1）通过对硅灰石、白云母的表面改性 改善矿物微粉的表面性能，提高与聚丙烯的粘结能力，确定了合适的改性药剂、 用量及改性工艺。 （2）通过正交试验及单因素试验
3、确定了 PP/白云母/LDPE 三元复合材料的最佳配方，并对其力学性能、流动性及热学性能进行研究。表 明定挠度弯曲强度、缺口冲击强度、洛氏硬度、熔体流动速率和维卡软化温度 都有所提高，分别提高了 11.1%、13.2%、31.3%、91.89%和 0.64%。拉伸强度和 定挠度弯曲模量略有下降，拉伸强度从 30.72MPa 降低到 30.54MPa，降低了 0.5%。 定挠度弯曲模量也降低了 1.43%。白云母粒度对复合材料性能的影响表明较适 宜的粒度为 d90=16.26m。共混方式的研究发现，采用直接共混较适宜。采用 SEM 研究复合材料冲击断面，对微观形貌进行观察，结果表明：改性白云母微
4、 粉的粒度宜细，用量宜少有利于分散。随着 LDPE 用量的增加复合材料的冲击性 能提高。TG-DSC 研究表明复合材料耐热性均有所提高。 （3）通过正交及单 因素试验确定了 PP/硅灰石/白云母/POE 四元复合材料的最佳配方，并对其力学 性能、流动性及热学性能进行研究，发现复合材料的拉伸强度达到 30.16MPa， 较纯 PP 上升了 21.27%，弯曲强度达到 31.13MPa，上升了 64.97%，弯曲模量为 1220.11MPa，较纯 PP 提高了 64.97%，洛氏硬度为 18.76，上升了 22.61%，维 卡软化温度为 91.7，较纯 PP 上升了 24.93%。复合材料缺口冲击
5、强度基本保 持不变，然而复合材料的断裂伸长率大幅下降。采用 SEM 对复合材料冲击断面 微观形貌进行观察，发现白云母、硅灰石的加入使复合材料的冲击断面为韧性 断裂，粒度较大的白云母易在 PP 基体内呈层状分布，长径比优良的硅灰石在断 面处的取向整齐，易于提高基体的强度，POE 以球状颗粒分布在基体中，与基 体黏结良好，有利于提高复合材料的冲击强度，但 POE 并不能改善硅灰石及云 母与 PP 基体的相容性。通过 DSC 非等温结晶数据的研究，发现复合材料的结晶 度有不同程度的提高，无机矿物粒子在复合材料熔融冷却过程中有明显的结晶 诱导作用，为材料性能的提高提供了理论依据。DSC 非等温升温曲线
6、研究表明： 复合材料的熔融温度有所提高，从而提高了材料的耐热性。 （4）初步探讨 了复合体系的增韧机理，发现复合材料的强度及韧性的提高并不是云母、硅灰 石或者 LDPE、POE 某一单因素所起的作用，而是体系中三者协同作用的结果。正文内容正文内容聚丙烯（PP）作为通用热塑性塑料，力学性能优良，但也存在低温脆性、 成型收缩率大、易老化等缺点。聚乙烯（PE）加工性能好，具有一定的刚性和 良好的低温冲击性能，是 PP 改性的良好材料。弹性体乙烯-辛烯聚合物（POE） 分子结构中不含有双键，耐候性好，且具有较小的内聚能，较高的剪切敏感性， 其表观剪切黏度对温度的依耐性与 PP 相近，在热稳定性、加工性
7、方面都显示出 无可比拟的优势。论文以马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）作为增容剂，以低 密度聚乙烯（LDPE）或 POE 为增韧剂，以超细矿物微粉为增强剂，采用熔融共 混工艺制备了 PP/LDPE/白云母共混物和 PP/POE/PP-g-MAH/白云母/硅灰石复合 材料。对复合材料的拉伸性能、弯曲性能、冲击性能进行了研究，采用扫描电 子显微镜（SEM） 、差示扫描量热仪（DSC）对复合材料的形态结构和结晶行为进 行了研究。 主要取得以下结果： （1）通过对硅灰石、白云母的表面改性 改善矿物微粉的表面性能，提高与聚丙烯的粘结能力，确定了合适的改性药剂、 用量及改性工艺。 （2）通过正交试验及
8、单因素试验确定了 PP/白云母/LDPE 三元复合材料的最佳配方，并对其力学性能、流动性及热学性能进行研究。表 明定挠度弯曲强度、缺口冲击强度、洛氏硬度、熔体流动速率和维卡软化温度 都有所提高，分别提高了 11.1%、13.2%、31.3%、91.89%和 0.64%。拉伸强度和 定挠度弯曲模量略有下降，拉伸强度从 30.72MPa 降低到 30.54MPa，降低了 0.5%。 定挠度弯曲模量也降低了 1.43%。白云母粒度对复合材料性能的影响表明较适 宜的粒度为 d90=16.26m。共混方式的研究发现，采用直接共混较适宜。采用 SEM 研究复合材料冲击断面，对微观形貌进行观察，结果表明：改
9、性白云母微 粉的粒度宜细，用量宜少有利于分散。随着 LDPE 用量的增加复合材料的冲击性 能提高。TG-DSC 研究表明复合材料耐热性均有所提高。 （3）通过正交及单 因素试验确定了 PP/硅灰石/白云母/POE 四元复合材料的最佳配方，并对其力学 性能、流动性及热学性能进行研究，发现复合材料的拉伸强度达到 30.16MPa， 较纯 PP 上升了 21.27%，弯曲强度达到 31.13MPa，上升了 64.97%，弯曲模量为 1220.11MPa，较纯 PP 提高了 64.97%，洛氏硬度为 18.76，上升了 22.61%，维 卡软化温度为 91.7，较纯 PP 上升了 24.93%。复合材
10、料缺口冲击强度基本保 持不变，然而复合材料的断裂伸长率大幅下降。采用 SEM 对复合材料冲击断面 微观形貌进行观察，发现白云母、硅灰石的加入使复合材料的冲击断面为韧性 断裂，粒度较大的白云母易在 PP 基体内呈层状分布，长径比优良的硅灰石在断 面处的取向整齐，易于提高基体的强度，POE 以球状颗粒分布在基体中，与基 体黏结良好，有利于提高复合材料的冲击强度，但 POE 并不能改善硅灰石及云 母与 PP 基体的相容性。通过 DSC 非等温结晶数据的研究，发现复合材料的结晶 度有不同程度的提高，无机矿物粒子在复合材料熔融冷却过程中有明显的结晶 诱导作用，为材料性能的提高提供了理论依据。DSC 非等
11、温升温曲线研究表明： 复合材料的熔融温度有所提高，从而提高了材料的耐热性。 （4）初步探讨 了复合体系的增韧机理，发现复合材料的强度及韧性的提高并不是云母、硅灰 石或者 LDPE、POE 某一单因素所起的作用，而是体系中三者协同作用的结果。 聚丙烯（PP）作为通用热塑性塑料，力学性能优良，但也存在低温脆性、成型 收缩率大、易老化等缺点。聚乙烯（PE）加工性能好，具有一定的刚性和良好 的低温冲击性能，是 PP 改性的良好材料。弹性体乙烯-辛烯聚合物（POE）分子 结构中不含有双键，耐候性好，且具有较小的内聚能，较高的剪切敏感性，其表观剪切黏度对温度的依耐性与 PP 相近，在热稳定性、加工性方面都
12、显示出无 可比拟的优势。论文以马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）作为增容剂，以低密 度聚乙烯（LDPE）或 POE 为增韧剂，以超细矿物微粉为增强剂，采用熔融共混 工艺制备了 PP/LDPE/白云母共混物和 PP/POE/PP-g-MAH/白云母/硅灰石复合材 料。对复合材料的拉伸性能、弯曲性能、冲击性能进行了研究，采用扫描电子 显微镜（SEM） 、差示扫描量热仪（DSC）对复合材料的形态结构和结晶行为进行 了研究。 主要取得以下结果： （1）通过对硅灰石、白云母的表面改性改 善矿物微粉的表面性能，提高与聚丙烯的粘结能力，确定了合适的改性药剂、 用量及改性工艺。 （2）通过正交试验及单因素
13、试验确定了 PP/白云母/LDPE 三元复合材料的最佳配方，并对其力学性能、流动性及热学性能进行研究。表 明定挠度弯曲强度、缺口冲击强度、洛氏硬度、熔体流动速率和维卡软化温度 都有所提高，分别提高了 11.1%、13.2%、31.3%、91.89%和 0.64%。拉伸强度和 定挠度弯曲模量略有下降，拉伸强度从 30.72MPa 降低到 30.54MPa，降低了 0.5%。 定挠度弯曲模量也降低了 1.43%。白云母粒度对复合材料性能的影响表明较适 宜的粒度为 d90=16.26m。共混方式的研究发现，采用直接共混较适宜。采用 SEM 研究复合材料冲击断面，对微观形貌进行观察，结果表明：改性白云
14、母微 粉的粒度宜细，用量宜少有利于分散。随着 LDPE 用量的增加复合材料的冲击性 能提高。TG-DSC 研究表明复合材料耐热性均有所提高。 （3）通过正交及单 因素试验确定了 PP/硅灰石/白云母/POE 四元复合材料的最佳配方，并对其力学 性能、流动性及热学性能进行研究，发现复合材料的拉伸强度达到 30.16MPa， 较纯 PP 上升了 21.27%，弯曲强度达到 31.13MPa，上升了 64.97%，弯曲模量为 1220.11MPa，较纯 PP 提高了 64.97%，洛氏硬度为 18.76，上升了 22.61%，维 卡软化温度为 91.7，较纯 PP 上升了 24.93%。复合材料缺口
15、冲击强度基本保 持不变，然而复合材料的断裂伸长率大幅下降。采用 SEM 对复合材料冲击断面 微观形貌进行观察，发现白云母、硅灰石的加入使复合材料的冲击断面为韧性 断裂，粒度较大的白云母易在 PP 基体内呈层状分布，长径比优良的硅灰石在断 面处的取向整齐，易于提高基体的强度，POE 以球状颗粒分布在基体中，与基 体黏结良好，有利于提高复合材料的冲击强度，但 POE 并不能改善硅灰石及云 母与 PP 基体的相容性。通过 DSC 非等温结晶数据的研究，发现复合材料的结晶 度有不同程度的提高，无机矿物粒子在复合材料熔融冷却过程中有明显的结晶 诱导作用，为材料性能的提高提供了理论依据。DSC 非等温升温
16、曲线研究表明： 复合材料的熔融温度有所提高，从而提高了材料的耐热性。 （4）初步探讨 了复合体系的增韧机理，发现复合材料的强度及韧性的提高并不是云母、硅灰 石或者 LDPE、POE 某一单因素所起的作用，而是体系中三者协同作用的结果。 聚丙烯（PP）作为通用热塑性塑料，力学性能优良，但也存在低温脆性、成型 收缩率大、易老化等缺点。聚乙烯（PE）加工性能好，具有一定的刚性和良好 的低温冲击性能，是 PP 改性的良好材料。弹性体乙烯-辛烯聚合物（POE）分子 结构中不含有双键，耐候性好，且具有较小的内聚能，较高的剪切敏感性，其 表观剪切黏度对温度的依耐性与 PP 相近，在热稳定性、加工性方面都显示出无 可比拟的优势。论文以马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）作为增容剂，以低密 度聚乙烯（LDPE）或 POE 为增韧剂，以超细矿物微粉为增强剂，采用熔融共混 工艺制备了 PP/LDPE/白云母共混物和 PP/POE/PP-g-MAH/白云母/硅灰石复合材 料。对复合材料的拉伸性能、弯曲性能、冲击性能进行了研
