文档介绍：海交通人学博学位论文摘要
的增韧增强改性及其结构和性能的研究
摘要
刚性和韧性是结构材料的两项最重要的性能指标。通常,的低温
冲击韧性可以通过和弹性体共混而得到改善。然而,弹性体的加入往往
伴随着刚性和强度的大幅度降低,多数情况下还会影响到的耐热
性和流动性能。因此,设法提高弹性体的增韧效果以减少弹性体的用量
以及对共混物进行增强来弥补基体刚性和强度的损失成为人们关注的重
要研究内容。本文采用近几年出现的新型聚烯烃弹性体一茂金属聚乙烯
弹性体替代传统的乙丙橡胶或对进行增韧改性,
首次对共混材料进行了系统的结构和性能研究,采用多种增强手
段来提高弹性体增韧改性的刚性和强度。
‘本文首先探讨了共混物的挤出共混和注塑加工工艺参数、
的用量和种类对共混物结构和性能的影响。研究结果表明,挤出过
程‘‘高温和高剪切速率,产生降解而使共混物的性能恶化。注塑成
型直接导致试样的“皮一芯”结构,在皮层结构内部,大分子有较高的
取向度。少量的弹性体即可引起刚性和强度的大幅度下降,而低温冲
击韧性只有在弹性体含量超过脆韧转变的临界含量时才有明显的改善。
形态分析显示,增加弹性体的含量使分散相的尺寸变大,含有
的共混物形成了微纤贯穿于相中的网状结构。
的增韧效果极大地取决于共聚单体辛烯的含量,辛烯含量越高,对
的增韧效果越好,但共混物的模量和强度也越低。
共混物中组分之间存在明显的相互作用,表现为共混组分的
熔融和结晶参数以及玻璃化温度发生了改变,而且受共混组成的深刻影
响。低含量卜,由于弹性体的成核作用,使的结晶度提高,
高含量对的结晶起阻碍作用。随着中辛烯含量的增加,
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的结晶度降低。在等温结晶条件下,球晶的生长受弹性体相和结
晶温度的影响。结晶温度越低,球晶的生长速率越快。弹性体明显阻碍
球晶的生长,并破坏球晶的规整性。实验发现, 要比对
球晶生长的阻碍作用大,这种差别在较低的结晶温度下更为明显。非等
温结晶条件下,结晶动力学参数因的加入而减小,的结晶速
率提高。动态力学实验结果表明,和存在部分的相容性,表现为
共混物中组分的玻璃化转变温度发生了改变。实验结果表明,由于受共
聚中相无定形部分的影响,共混物中和的玻璃化温
度随其含量的增加反而升高。共混物中的玻璃化温度随
含量的增加而降低,表明共聚中的相对中丁二烯嵌段
的玻璃化松弛转变影响很小。中的辛烯含量越高,其低温损耗峰的
强度越高,玻璃化温度越低,低温韧性越好。
由模量曲线可以定性地评价弹性体增韧改性的耐热性,随
着弹性体含量的增加,动态剪切模量下降,表明耐热性下降。而定量的
表小可以采用本文提出的新方法,即以纯在其热变形温度下的模量为
准,把共混物在相同模量下的温度作为其热变形温度进行比较。实验
结果表明,随着弹性体含量的增加,热变形温度降低。
和传统的弹性体以及增韧相比,共混体系
具有突出的低温冲击韧性,发生脆韧转变时的临界弹性体含量大为降低,
含量超过时,共混物即开始发生脆韧转变,而和
的含量要分别超过和的低温冲击强度才有明显
的提高。含有的共混物的低温冲击强度比纯提高了
多倍,是含有相同含量的共混物的倍多,因此,用替代传
统的弹性体,可以在较少的弹性体用量下获得较高的低温冲击韧性,从
而减少弹性体带来的模量和强度的损失。使的粘度升高,加工
性变荤而在较高的剪切速率下使的粘度降低,流动性增加。
和硬度相近或弹性体含量相同的同类商业化产品相比,共混物有
突出的低温冲击阶,而其它性能相差不大。
低温冲击韧性的改善需要加入大量的弹性体,针对弹性体增韧所
句交通少卜学位论文摘爱
带来的基体刚性和强度下降的问题,本文采用了多种增强方法来提高弹
性体改性材料的刚性和强度,其中采用对弹性体改性进行
增强而生成原位复合材料至今未见有文献报导,而有关玻璃纤维增强弹
险体改性塑料的相关文献报导也不多见。实验结果表明,在大量弹性体
存在的共混体系,由于填料粒子被弹性体包覆,刚性无机填料对基体的
刚性改善作用不大,反而使冲击韧性降低。无机填料对填料复合
材料性能的影响与填料的种类和表面性质有关,经过表面处理的高岭土
不仅使复合材料的拉伸强度增加,而且还使共混物的低温冲击强
度提高。和无机填料不同,玻璃纤维可以同时大幅度提高共混物
的模量和力学强度,但是和复合材料相比,弹性体削弱玻璃纤维
的增强效果。玻璃纤维对脆性基体有增韧作用,但却使韧性基体的冲击
强度降低。纤维的表面处理对复合材料的界面粘合至关重要,
良好的界面粘合能大大提高玻璃纤维的增强效果。复合材料的断裂破坏
机理也因界面粘合的差异而不同,而表现出不同