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聚甲醛(POM)因其高强度、高刚度等优异的机械性能,被誉为“塑料中的金属”,是替代金属制品较为理想的工程塑料,在材料领域得到越来越广泛的应用。 然而由于POM分子链结构规整,无侧基,在成型过程中极易结晶,生成尺寸较大的球晶。当制品受到外力冲击时,这些大尺寸球晶易成为应力集中点,导致材料破坏。POM缺口敏感性大,冲击韧性差的缺点,极大地限制了其应用范畴。因此,亟需对POM进行增韧改性,开发韧性优异的POM产品。目前,国内外对于POM的增韧研究较多,但产品在增韧的同时其它力学性能下降较明显。所以,聚甲醛的增韧改性至今仍是高分子学术界及工业界的一大难题。为此,本论文采用熔融共混法对热塑性聚氨酯弹性体(TPU)和无机刚性粒子纳米碳酸钙(nano-CaCO3)改性POM进行了制备,并对所制备的增韧POM复合材料的各项性能进行深入考察,得到以下结论: 一、本论文采用不同硬度的弹性体TPU对POM进行增韧改性,成功制备了TPU增韧POM复合材料。研究表明:硬度为65HA的TPU能够较大程度细化POM晶粒,有效降低基体结晶度。当TPU添加量为40%时,复合材料的缺口冲击强度提高了11倍。采用增容剂M与TPU复配,能够有效改善POM与TPU之间的界面粘结作用,POM的晶粒得到进一步细化,所得复合材料的综合力学强度较未加增容剂的体系有所提高。 二、将POM和无机刚性粒子碳酸钙(CaCO3)通过双螺杆熔融挤出的方法制得了CaCO3增韧改性POM复合材料,考察了CaCO3的粒径大小、含量及加工工艺对POM性能的影响。实验结果表明:在粒径为1 m、90nm和60nm的CaCO3中,纳米级CaCO3对POM有良好的增韧效果,并且粒径越小,增韧效果越好。从试样结晶形貌分析可知,纳米粒子的加入能够有效细化基体晶粒,起到增韧改性的作用。当粒径为60nm的CaCO3含量为1%时,体系的缺口冲击强度达到最大值6.5kJ/m2,是未改性POM的1.5倍。采用二次混炼的加工工艺制备的复合材料,纳米粒子在基体中分散更为均匀,基体树脂的晶粒细化更明显,与一步法制备的复合材料相比基体树脂的力学性能得到有效地提高。 三、将硬度为65HA的弹性体TPU和粒径为60nm的CaCO3进行复配,制备POM/TPU/nano-CaCO3三元复合材料,考察了纳米粒子用量及加工工艺对复合材料力学性能及微观结构形态的影响。结果表明,用nano-CaCO3与TPU预先混合制成母粒再与POM共混,得到的复合材料中POM晶粒发生明显细化,材料的缺口冲击强度高达12.5kJ/m2。此工艺下制备的增韧聚甲醛复合材料的力学性能最佳。