论文部分内容阅读
高密度聚乙烯(High density polyethylene,HDPE)因其优良的物理化学性质在工农业生产中得到了广泛的应用,但其较低的强度和抗低温性能差的特点限制了它的使用范围。将聚酰胺6(Polyamide6,PA6)与HDPE熔融共混不仅可以改善共混物的抗低温性能,还可以利用PA6的高强度来提升共混物的强度。由于HDPE和PA6的分子链结构差异化,两者的界面力大,相容性较差,使得熔融共混物表现出典型的相分离结构以及较差的力学性能。得益于其高模量、强度和长径比,硫酸钙晶须(Calcium Sulfate Whisker,CSW)不仅可以起到增强的效果,还能够通过桥接裂纹的方式阻止裂纹的引发和扩展,从而明显地增强材料。基于此,本论文以HDPE和PA6的不相容共混物作为研究对象,利用硫酸钙晶须作为改性填料,通过硫酸钙晶须的表面改性基团不同,选择性的控制硫酸钙晶须在HDPE和PA6中的分散位置,从而获得了具有良好强度的复合材料;并在此基础上,研究硫酸钙晶须含量对硫酸钙晶须复合材料的微观结构和宏观性能的影响。所得到的主要成果如下:本论文采用湿法改性,分别选用硬脂酸(Stearic acid,SA)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(Glycidyl methacrylate,GMA)作为两相HDPE/CSW复合材料和三相HDPE/PA6/CSW复合材料的改性剂,通过FT-IR和TGA表征改性剂SA和GMA成功包覆在CSW的表面。通过对不同SA含量改性的CSW水滴接触角和活化指数对比,得到SA的最佳用量为6%。通过对两相HDPE/CSW复合材料和三相HDPE/PA6/CSW复合材料的SEM观察,发现在HDPE/SA-CSW复合材料中CSW分散均匀,未出现团聚现象,两相的界面模糊,提高了CSW在HDPE中的相容性;在HDPE/PA6/G-CSW复合材料中CSW被固定在PA6相中,不再向HDPE和PA6两相的界面处富集,且晶须的两头插入HDPE中起到桥接的作用,提高了HDPE/PA6/CSW的性能。改性与未改性复合材料力学性能对比发现,SA-CSW的加入对两相复合材料的拉伸强度和弯曲强度都有明显的改善;而对CSW进行GMA的改性后,使得HDPE/PA6/CSW的拉伸和冲击性能明显增强。通过DMA测试发现,CSW的加入都有利于提高HDPE/CSW复合材料和HDPE/PA6/CSW复合材料的储能模量。并且将CSW进行改性后,改性CSW对复合材料的储能模量提升效果更显著。