不同无机填料对聚丙烯PP力学性能的影响

密 级 公开 湖南人文科技学院本科生毕业论文题 目：不同无机填料对聚丙烯(PP)力学性能的影响 学 院： 材料与环境工程学院 专 业： 高分子材料与工程 学生姓名： 刘某某 学 号： 12435789 指导教师： 张 某 职 称： 讲 师 湖南人文科技学院教务处制2016 年 06 月湖 南 人 文 科 技 学 院 本 科 毕 业 论 文 诚 信 声 明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作 者 签 名 ： 二 年 月 日 目 录摘要 .1关键词 .1Abstract. .1Key words .1前言 .31 实验部分 .51.1 实验配方 .51.2 工艺流程图 .51.3 实验仪器与药品 .61.3.1 实验药品 .61.3.2 实验仪器 .61.4 实验步骤 .61.4.1 实验容器和药品烘干 .61.4.2 挤出造粒 .61.4.3 共混物料烘干 .71.4.4 注塑成型 .72 性能测试 .72.1 拉伸试验条件以及参数 .72.2 弯曲试验条件以及参数 .82.3 冲击试验条件以及参数 .83 结果与讨论 .93.1 无机填料用量对 PP 复合材料缺口冲击强度的影响 .93.2 无机填料用量对 PP 复合材料拉伸性能的影响 .93.3 无机填料用量对 PP 复合材料弯曲强度的影响 .104 结论 .11参考文献 .12致 谢 .13原 创 性 声 明 .15湖南人文科技学院毕业论文1不同无机填料对聚丙烯(PP)力学性能的影响刘某某指导教师：张某湖南人文科技学院材料与环境工程摘 要：无机填料改性聚丙烯是一种兼具良好韧性和刚性的方法，本实验研究无机填料碳酸钙(CaCO 3)、硫酸钙(CaSO 4)和高岭土对聚丙烯(PP)力学性能的影响。采取拉伸试验、弯曲试验、冲击试验分别对不同比例的 PP/无机填料进行测验。结果表明:当 CaSO4 含量比例为 8%时，材料的冲击性能达到最高值为 5.91kJ/m2。当无机填料填充量为 6%时，填料对 PP的增强效果最好，PP/CaCO 3、PP/ 高岭土和 PP/ CaSO4 复合材料的拉伸性能达到最佳。当填充量为 4%时，PP 复合材料的弯曲强度达到最大，但随着份数的增加，对弯曲强度影响不明显。关键词：无机填料;聚丙烯;填充增韧；力学性能Inorganic fillers on polypropylene influence of mechanical propertiesLiu moumouSupervisor: Zhang mouSchool of Material and Environmental Engineering,Hunan University of Humannities,Science and TechnologyAbstract: Using inorganic filler to modify Polypropylene is a kind of method with good toughness and rigidity. This experiment study the effect of inorganic filler calcium carbonate (CaCO3), calcium sulphate (CaSO4) and kaolin on the mechanical behavior of polypropylene (PP). I adopt tensile test, bend test and impact test to examine the effect of different proportions of PP/inorganic fillers on the mechanical behavior of polypropylene (PP). It turned out that When CaSO4 content is 8%, the impact of the material performance peak 5.91 kJ/m2, When the inorganic filler filled quantity of 6%,the effect on packing of PP enhancement is best .And under this condition the tensile properties of the composites can achieve the best when the composite materials consist of PP/CaCO3, PP/kaolin or CaSO4 / PP. When the filling quantity of 4%, the bending strength of PP composite materials reached the peak value. But along with the increasing quantity of inorganic filler, the influence on the bending strength is on the decline.湖南人文科技学院毕业论文2Key words: Inorganic filler; PP; fill toughening; mechanical properties湖南人文科技学院毕业论文3前言聚丙烯(PP)是目前用量最大的通用塑料之一，被广泛的应用于化工，机械，汽车，日用品等各个领域，在制品领域中所占的市场份额越来越大。其具有密度小，价格低，无毒性，加工性能优良，耐腐蚀，透明性好，耐用力龟裂及耐化学药品性较佳；由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好；PP 不存在环境应力开裂问题；缺点是抗冲击性能差，聚丙烯力学性能的绝对值在塑料材料中仍属于偏低的品种，其拉伸强度仅可达到 30 MPa 或稍高的水平。等规指数较大的聚丙烯具有较高的拉伸强度，但随等规指数的提高，材料的冲击强度有所下降，但下降至某一数值后不再变化。但在室温和低温下，由于本身的分子结构规整度高，所以抗冲击强度较差。聚丙烯最突出的性能就是抗弯曲疲劳性，俗称百折胶。但 PP 材料的缺点是收缩率大，韧性差，耐磨性差，低温时脆性更大，作为结构件材料，存在许多不足。这就大大限制了 PP 的进一步推广应用，为此，在保证其他性能不降低的基础上，提高 PP 的韧性，提高综合性能，可以产生可观的经济效应，更可拓宽聚丙烯的应用范围。目前，PP 的共混改性具有耗资少, 生产周期短的特点 1。PP 共混改性近年来成为 PP 增韧改性的重点，而无机填料增韧 PP 因为改性效果明显而成为是目前研究比较多的一类方法，无机填料不同，用于增韧 PP 的效果也有差异。无机填料便宜易得，但却可以大幅度降低模塑料及其制品的成本和提高塑料性能。一般填料的填充量较大，有时甚至可达几百份(以树脂 100 份计算)，因此填料是塑料产业重要的、不可缺少的辅助材料。从总体上讲，世界范围内填料的消耗量要占塑料总量的 10%左右，可见其消耗量是巨大的。塑料填充改性有如下几方面的优点：(一)降低成本。一般填料比树脂便宜，因此添加填料可大幅度地降低塑料的本钱，具有明显的经济效益，这也是塑料填充改性广为应用的主要原因。(二)改善塑料的耐热性。一般塑料的耐热性较低。(三)改善塑料的刚性。一般塑料的刚性较差，如纯 PP 的弯曲模量在1000MPa 左右，远不能满足一些部件的使用要求，添加 30%滑石粉后，其弯曲模量可达 2000MPa 以上，可见滑石粉对具有明显的增刚作用。(四)改善塑料的成型加工性。一些填料可改善塑料的加工性，如硫酸钡、玻璃微珠等，可以进步树脂的活动性，从而可以改善其加工性。(五)进步塑料制品及部件的尺寸稳定性。有些塑料结晶收缩大，导致其制品收缩率大，从模具出来后较易变形，尺寸不稳定；而添加填料后，可大大降低塑料的收缩率，从而进步塑料制品及部件的尺寸稳定性。(六)改善塑料表面硬度。一般塑料硬度较低，表面易划伤，影响外观，从而湖南人文科技学院毕业论文4影响其表面效果和装饰性。无机填料的硬度均比塑料的硬度高，添加无机填料后，可大大进步塑料的表面硬度。(七)进步强度。通用塑料本身的拉伸强度不高，添加无机填料后，在填充量适量的范围内，可以进步塑料的拉伸强度和弯曲强度，从而进步塑料的工程使用性。(八)赋予塑料某些功能，进步塑料的附加值。有些填料可以赋予塑料一些功能，如 PP 添加滑石粉、碳酸钙后，可以改善 PP 的抗静电性能和印刷性能；中空玻璃微珠添加到塑料中后，可以进步塑料的保温性能；金属粒子添加到塑料中后可以进步塑料的导热性能和导电性能 2。聚合物增韧改性通常有聚合物共混改性、聚合物/无机填料填充改性两种方法，聚合物与弹性体共混改性，其缺点是在增韧的同时，材料的刚性显著下降。聚合物与填料复合可提高刚性，但同时往往使材料的韧性下降。另一方面，聚合物的分子量对韧性有很大的影响，随着分子量的下降，韧性显著降低，因此很难得到兼具高流动性和高韧性的材料。无机填料增强聚丙烯的目的是提供一种既有显著增韧效果，复合物制成的制品表面光洁度好，又能保持良好刚性或高流动性的无机填料填充聚丙烯复合物及其制备方法。填充重质碳酸钙可增加塑料产品体积，降低成本，减小塑料制品的收缩率，提高尺寸稳定性；改进塑料的加工性能、提高其耐热性、改进塑料的散光性、抗擦伤性、平滑度；同时对缺口抗冲击强度的增韧效果及混炼过程中的粘流性等方面都具有明显的效果。