第32卷第2期塑料工業(yè)2004年2月CHINA PLASTICS INDUSTRY氫氧化鋁填充聚烯烴復(fù)合材料拉伸體積膨脹的研究王勇,仲含芳,江平開(kāi),韋平上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,上海200240)摘要∶利用液體靜力平衡法測(cè)量了復(fù)合材料的拉伸體積膨脹率并以SEM表征了材料的結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的拉伸體積膨脹率與材料中所填充的填料體積分?jǐn)?shù)成正比,其拉伸體積膨脹因孑則與基體與填料的相容性有關(guān)。關(guān)鍵詞∶拉伸體積膨脹率;銀紋現(xiàn)象;脫濕效應(yīng);聚烯烴;氧化鋁(ATH)中圖分類號(hào):mQ325.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1005-5770004.2-0041-02Study on Dilatation of Aluminum Hydroxide Filled Polyolefin Composite under TensionWANG Yong, ZHONG Han-fang, JIANG Ping-kai, WEI PingSchool of Chemistry and Chemical Technology Shanghai Jiaotong University Shanghai 200240, China)Abstract The dilatation of polyolefin composites filled with aluminum hydroxide after tensile tests was studiedby using gravimetric buoyancy technique. It was found that the volume dilatation ratio of the composites was propor-tional to the content of the filler loaded in the composite and the tensile volume dilatation factor of the compositeswas relative to the compatibility of the matrix with the fillerKeywords: Volume Dilatation Ratio Craze Dewetting Polyolefin Aluminum Hydroxide無(wú)機(jī)剛性粒子填充的聚合物在拉伸時(shí)往往產(chǎn)生基機(jī): INSTRON4465,英國(guó) INSTRON公司;掃描電子體與粒子表面的脫濕及在基體中產(chǎn)生銀紋1-5。脫濕顯微鏡:HACH-S-2150,日本 HITACH公司;電子效應(yīng)使填充劑和基體之間的粘附破壞,材料的模量下天平:MD1-2,上海天平儀器廠。降。同時(shí)也產(chǎn)生空穴,使試件膨脹2-4銀紋是由高1.3材料的制備度取向的銀紋微纖和空洞組成的。脫濕與銀紋都會(huì)導(dǎo)將ATH與基體材料按一定的比例加入到Hake致材料的體積膨脹,其大小可以通過(guò)材料拉伸前后體轉(zhuǎn)矩流變儀中進(jìn)行密煉,各區(qū)的溫度均為165℃,轉(zhuǎn)積的變化來(lái)測(cè)量6本文定量研究了氫氧化鋁填充的速為60r/s,時(shí)間為10min。然后將密煉所得到的產(chǎn)聚烯烴材料拉伸后的脫濕效應(yīng)及銀紋現(xiàn)象所造成的材物放入平板硫化儀中壓片,制成厚度為1m的薄片料體積膨脹,觀察了復(fù)合材料形態(tài)。分析了對(duì)復(fù)合材再?zèng)_擊成啞鈴片測(cè)試力學(xué)性能。料拉伸體積膨脹率影響的因素。1.4測(cè)試方法實(shí)驗(yàn)部分組分的體積分?jǐn)?shù):假設(shè):1)基體的密度與純聚1.1原材料烯烴的密度相同;2)氫氧化鋁的表觀密度與氫氧化IDPE:MFR為2g/10min,密度0.925g/cm鋁與基體之間相容性有關(guān);3)基體相同的條件下沙特阿拉伯;氫氧化鋁(ATH):粒徑1.,2m,比表氫氧化鋁的表觀密度為定值。使用液體靜力平衡法4面為6m2/g,密度為2.6g/cm3,首立企業(yè)〔香港)來(lái)測(cè)試復(fù)合材料中基體與填料的體積分?jǐn)?shù)。有限公司;乙烯-醋酸乙烯酯(EVA):MFR為2g/10拉伸體積膨脹率的測(cè)定:由于復(fù)合材料拉伸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生銀紋及空穴,導(dǎo)致材料的密度減小,體積膨mnin,密度0.953g/cm3,三星綜合化工12實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器重dH脹。而中國(guó)煤化工專征銀紋及空穴產(chǎn)生的CNMH(V有轉(zhuǎn)矩流變儀: HAAKE RC90,德國(guó) HAAKE公司V1-V1/P1-1/Po平板硫化儀:αB-D,湖州橡膠機(jī)械廠;電子拉力I/Po聯(lián)系人(021)54742896作者數(shù)勇,男,碩土研究生,主要從事高分子材料領(lǐng)域的改性研究。i(@cd,cm42塑料工業(yè)又故P乙醇m1(2)式中,V表示材料的拉伸體積膨脹率;m、m2分別為材料在空氣中的質(zhì)量和材料在無(wú)水乙醇中的質(zhì)量mo、m1分別為拉伸前、后材料在空氣中的質(zhì)量ma、m12分別為拉伸前、后材料在無(wú)水乙醇中的質(zhì)量;P。和P1分別代表材料拉伸前和拉伸之后的密度。由此可根據(jù)體積膨脹率計(jì)算公式(3)用液體靜a-AIH相對(duì)質(zhì)量b-ATH相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%分?jǐn)?shù)為56.25%力平衡法測(cè)量材料體積膨脹率的大小圖2PE/ATH復(fù)合體系脆斷斷面形貌2結(jié)果與討論Fig 2 SEM photographs of fractured surfaces of2.1ATH體積分?jǐn)?shù)對(duì)材料拉伸體積膨脹率的影響fractured surfaces of pe/ath采用液體靜力平衡法測(cè)量了復(fù)合材料的拉伸體積膨脹率。將測(cè)得的拉伸體積膨脹率對(duì)AIH體積分?jǐn)?shù)作圖,如圖1所示。由圖可看出,在兩個(gè)體系中,拉伸體積膨脹率與ATH體積分?jǐn)?shù)之間均成正比。ATH體積分?jǐn)?shù)/%0.3EVA/ATH體系投0.1-ATH相對(duì)質(zhì)量b-ATH相對(duì)質(zhì)量PE/ATH體系分?jǐn)?shù)為16.09%分?jǐn)?shù)為78.57%圖3 EVAZATH復(fù)合體系脆斷斷面形貌ATH體積分?jǐn)?shù)/%Fig 3 SEM photographs of fractured surfaces of EVA/ATH圖1ATH體積分?jǐn)?shù)與材料拉伸體積膨脹率之間的關(guān)系Fig 1 Relationship between content of ATH and volume dilatatio3結(jié)論of composite after strain1)復(fù)合材料在拉伸之后的體積膨脹率與ATH的PE/ATH體系中:V=3.05007重填充量成正比。而比例的大小同樣也與材料與基體之EVA/ATH體系中:V=1.6008①間的相容性有關(guān)。在相容性好的體系中比例較小,而式中,V代表拉伸體積膨脹率,%;φ代表材料中在相容性差的體系中比例要大。ATH的體積分?jǐn)?shù),%。由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們認(rèn)為,復(fù)2)在A'H填充的聚烯烴體系中填料與基體間存合材料的體積膨脹率V與AmH體積分?jǐn)?shù)成正比,在空隙?？障兜拇笮∨c兩者的相容性有關(guān)。在相容性其比例系數(shù)的大小與基體與填料之間的相容性有關(guān)。好的體系中空隙小,在相容性差的體系中空隙較大。既:V=式中,C為膨脹因子。參考文獻(xiàn)2.2復(fù)合材料脆斷電鏡照片1 Farris R J. J Appl Polym Sci, 1964, 8)復(fù)合材料脆斷照片如下圖2、3所示。從圖中可Nielsen e.高分子和復(fù)合材料力學(xué)性能.北京:輕工業(yè)出以看出,在PE/ATH復(fù)合體系中填料與基體之間并沒(méi)版社,1981.3003有緊密的結(jié)合,存在很多微小的孔洞。而EVA則與ATH結(jié)合得較為緊密,在電鏡照片中沒(méi)有看到明顯chPolym Sci,1964,(8):25中國(guó)煤化工CNMHG材料科學(xué)與工程,2002的分離。由于小的孔洞會(huì)導(dǎo)致材料密度的降低,因此18(4):41AT的表觀密度在PE/ATH體系中要比在 EVAZATH6廉育英.密度測(cè)量技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1982.76體系中小。這與我們表觀密度的結(jié)果是一致的。(本文于2003-11-14收到)