聚烯烃(PP、PE)中改性碳酸钙的应用研究二
2 结 果 与 讨 论 2. 1 碳酸钙改性前后微观形态比较 在电子显微镜下,对普通碳酸钙及改性碳酸钙进行颗粒微观形态比较,结果见图1 普通碳酸钙 改性碳酸钙 从图1可以清楚地看出,普通碳酸钙粒子分布范围广,多以聚集态的形式存在,而改性碳酸钙粒子经表面改性处理,表面能低,不团聚,达到均匀分散,多以原生粒子状态存在,其中部分是以纳米粒子状态存在(粒径小于100nm ),因而它能在聚烯烃(PP、PE)树脂中达到较好分散,起到增韧补强作用。 2. 2 PP试片性能比较 采用经JL-G02改性剂、钛酸酯偶联剂及铝酸酯偶联剂处理的碳酸钙分别制样,试样在INSTRON4466型万能材料试验机上测试,测试结果见表1 表1 测试结果比较 名称 空白 铝酸酯 钛酸酯 JL-G02 改性剂 添加量 % 0 2.0 2.0 2.0 碳酸钙 份 30 30 30 30 拉伸强度 Mpa 29.97 30.22 31.29 34.14 扬氏模量 Mpa 2853.3 2702.1 2852.5 2956.9 断裂伸长率 % 5.954 15.747 18.864 28.836 注: 1.配方 PP 70份 碳酸钙 30份 加工助剂适量。 2.添加量为相对于100份碳酸钙的用量。 2. 3 PE试条测试结果比较 把PE树脂、加工助剂及普通碳酸钙或改性碳酸钙按一定比例经挤出早粒、注射制样,测试结果见表2 表2 测试结果比较 名称 缺口冲击强度J/m 拉伸强度 Mpa 断裂伸长率 % 普通碳酸钙 132.0 19.0 669.7 改性碳酸钙 406.5 21.0 809.2 注: 配方 PE 80份 普通或改性碳酸钙 20份 加工助剂适量。 从表1、表2测试结果可以看出,JL-G02改性剂处理碳酸钙用于聚烯烃(PP、PE)填充体系,制品的力学性能得到明显的改善和提高,PP试片的断裂伸长率比未处理的提高近五倍,PE试条的缺口冲击强度提高三倍多,说明经JL-G02改性剂改性后碳酸钙能更加均匀的分散到制品中,具有很好的相容性,通过化学键合作用,达到增韧补强效果,因此可以进行高填充,降低织品成本。而且物料易塑化,表面亮度高,综合加工性能优良。这是由于普通碳酸钙表面极性强,表面能高,聚烯烃(PP、PE)树脂中易于团聚,不易分散,从而影响制品加工性,并破坏制品的力学性能。而改性碳酸钙表面已有机化改性,表面能显著降低,不易团聚,基本上是以原生粒子状态分散到聚烯烃(PP、PE)树脂中,并通过有机改性剂的分子桥架作用,在界面上产生强的粘合作用,而其中部分以纳米状态分散的刚性粒子渗透到聚烯烃(PP、PE)树脂三维网络结构中。依据非弹性体增韧改性观点, 刚性纳米级碳酸钙粒子表面缺陷少,非配对原子多,与聚烯烃(PP、PE)树脂结合牢固,在受到外力作用时,引起基体树脂银纹化吸收能量,发生脆-韧转变[3],从而避免局部应力集中产生裂纹化,使复合材料达到增韧补强效果,具有较好的力学性能。 2. 4聚烯烃复合材料冲击断面形貌比较 我们对聚乙烯PE/ CaCO3 复合材料填充体系的冲击断面进行电镜扫描分析,SEM照片见图3、图4 从图3可以清楚地看出,PE树脂中填充未改性的普通CaCO3 ,颗粒团聚,粒径大,分散不均匀,界面结合差,因而材料收冲击时易形成应力集中,破坏制品的力学性能。 从图4可以看出,PE树脂中填充经JL-G02改性剂处理的改性CaCO3 ,颗粒无团聚现象,无机相均匀地分散到PE 树脂连续相中,经高效改性的普通CaCO3 有机化界面与树脂粘接优良,无界面分离现象,整个复合材料体系形成丝状相互牵缠在一起,因而当复合材料受冲击时,能产生大量的银纹吸收能量,从而使制品的冲击强度大为提高。 SEM照片比较结果进一步说明了经JL-G02改性剂处理的改性填充于复合材料体系,有利于制品的力学性能提高,这对聚烯烃(PE、PP)树脂填充改性具有很好的实用的经济价值。 (待续)