王瑩

摘 要：聚丙烯是一種無毒、無味的聚合物，在使用過程中是一種非常輕的材料，在水中的穩(wěn)定性非常高，成型效果也很好，但是由于其收縮率比較大，因此，在使用時(shí)出現(xiàn)了一些問題，在這種情況下，要對(duì)這種材料的性能進(jìn)行改善，這樣在以后的使用中才能獲得更好的效果。近年來，國(guó)內(nèi)外對(duì)層狀硅酸鹽/聚丙烯復(fù)合材料的研究取得了很大進(jìn)展，對(duì)不同層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行分析，無機(jī)礦物填充改性聚丙烯復(fù)合材料的應(yīng)用和研究進(jìn)行重視，這樣對(duì)其應(yīng)用前景也能進(jìn)行更好分析。對(duì)聚丙烯的性能進(jìn)行改善，能更好的保證其在使用中的效果。

關(guān)鍵詞：聚丙烯；層狀硅酸鹽；復(fù)合材料

引言

作為一種熱塑性通用塑料，聚丙烯具有良好的性能，在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)對(duì)機(jī)械化程度要求比較低，而且，成型收縮率比較大，沖擊韌性不高，因此，在進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候受到了很大的限制，在工程塑料中不能進(jìn)行應(yīng)用。層狀硅酸鹽無機(jī)礦物粒子填充聚丙烯成為了研究的熱點(diǎn)，其中，復(fù)合材料中的剛性粒子能夠更好的起到增韌作用，而且還不會(huì)對(duì)聚丙烯材料的剛性、耐熱性以及加工性能產(chǎn)生影響。層狀硅酸鹽/聚丙烯復(fù)合材料是一種非常特殊的復(fù)合材料，能夠更好的對(duì)其中層狀硅酸鹽加以利用，這樣能夠形成復(fù)合材料，復(fù)合材料在收縮率方面進(jìn)行了降低，熱變形溫度得到了提升，在工業(yè)領(lǐng)域和家用電器領(lǐng)域中取得了非常好的效果。文章對(duì)層狀硅酸鹽填充聚丙烯復(fù)合材料進(jìn)行分析，在應(yīng)用方面進(jìn)行了展望。

1 高嶺土/PP復(fù)合材料

高嶺土填充的聚丙烯在使用時(shí)具有很好的強(qiáng)度和韌性，同時(shí)具有很好的阻隔性，在尺寸方面比較穩(wěn)定，在熱能方面也比較穩(wěn)定。高嶺土呈現(xiàn)疏松土狀，具有一定的滑膩感，相對(duì)密度比較低，層面間能夠相互吸引，因此，其內(nèi)部具有很大的內(nèi)聚能，導(dǎo)致插層分子非常難進(jìn)入。高嶺土復(fù)合材料是一種開發(fā)潛力非常高的材料，在環(huán)境工程、導(dǎo)電材料以及吸附材料等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。

對(duì)高嶺土復(fù)合材料的力學(xué)和熱力學(xué)性能進(jìn)行研究，得出高嶺土復(fù)合材料并不具備聚丙烯材料的拉伸強(qiáng)度，因此，在這方面要進(jìn)行改善，同時(shí)，要對(duì)高嶺土復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度以及彎曲強(qiáng)大進(jìn)行提高，這樣材料在承受強(qiáng)大沖擊力時(shí)能夠表現(xiàn)出更好的性能。在聚丙烯材料中添加高嶺土能夠更好的提高其結(jié)晶溫度，能夠加快其結(jié)晶速度，促進(jìn)內(nèi)部的異相成核。在聚丙烯材料中添加高嶺土能夠提高其熔融溫度，對(duì)耐熱性能能夠進(jìn)行提高。

很多的研究人員利用高嶺土作為表面改性對(duì)聚丙烯材料進(jìn)行了改性，將改性高嶺土復(fù)合材料和未改性的高嶺土的復(fù)合材料進(jìn)行對(duì)比，在缺口沖擊強(qiáng)度方面得到了提高，拉伸強(qiáng)度也得到了提高，在改性高嶺土中聚丙烯基體分散比較均勻，在結(jié)晶狀況方面也有很大的變化，因此，利用掃描量熱儀對(duì)結(jié)晶速率進(jìn)行研究，能夠在比較低的溫度下誘導(dǎo)出聚丙烯結(jié)晶，使其結(jié)晶速率得到提高。

2 滑石粉/PP復(fù)合材料

滑石粉的化學(xué)式為：Mg3（Si4O10）（OH）2，內(nèi)含MgO31.8%、SiO263.5%、H2O4.8%和微量的CaO、Fe2O3和Al2O3，密度為2.7～2.8g/cm3，在水中略顯堿性，基本形狀為片狀或鱗片狀，有滑膩感?；墼谒袩o機(jī)填料中硬度最小，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，加熱至380～500℃時(shí)失去結(jié)合水，800℃以上才失去結(jié)晶水，所以在塑料應(yīng)用中不僅對(duì)設(shè)備無磨損，而且穩(wěn)定。采用滑石粉填充的聚丙烯復(fù)合材料耐熱性好、收縮率低、尺寸穩(wěn)定性好、硬度高，已廣泛應(yīng)用于汽車部件及日常用品的生產(chǎn)。

研究發(fā)現(xiàn)聚丙烯/滑石粉復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度以及彎曲強(qiáng)度會(huì)隨著滑石粉母料填充量增加而增大，在增加母料時(shí)，滑石粉的含量也會(huì)出現(xiàn)不斷增加的情況，在填充量不斷增加時(shí)，滑石粉的含量會(huì)逐漸降低，缺口沖擊強(qiáng)度會(huì)隨著滑石粉含量的增加也會(huì)出現(xiàn)逐漸降低的情況?；厶畛涞膹?fù)合材料拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度在相同的粒徑情況下具有更好的碳酸鈣，在這種情況下，復(fù)合材料的剛性材料能夠得到提高，在這種情況下，韌性出現(xiàn)了降低的情況，對(duì)于高分子材料來說，剛性越好，收縮率會(huì)出現(xiàn)降低的情況，變形性能逐漸降低，耐熱性也能進(jìn)行提高。將好的滑石粉填充到聚丙烯中，在聚丙烯中進(jìn)行滑石粉的添加也有不同粒徑和比例，這樣在性能方面也得到了提高。在聚丙烯中是否添加滑石粉對(duì)聚丙烯的性能有很大影響，在滑石粉含量不斷增加的情況下，滑石粉復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)先下降后上升的情況，滑石粉的添加量要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，這樣能夠更好的提高拉伸強(qiáng)度。對(duì)聚丙烯次啊了的成品性能和成本進(jìn)行考慮，通過不斷的對(duì)比研究得出滑石粉的填充量控制在百分之三十到四十最佳。在填料量小于一定值的時(shí)候，復(fù)合材料的強(qiáng)度也會(huì)受到滑石粉用量情況的影響。滑石粉填充量出現(xiàn)過小的情況是會(huì)導(dǎo)致聚丙烯基體分散濃度出現(xiàn)降低的情況，而且，對(duì)其韌性的增強(qiáng)也有不利影響。填充量過大會(huì)導(dǎo)致粒子間的距離出現(xiàn)問題，因此，界面會(huì)出現(xiàn)粘結(jié)缺陷，材料在使用過程中非常容易出現(xiàn)裂紋和塑性變形的情況，出現(xiàn)開裂的問題會(huì)導(dǎo)致材料的強(qiáng)度受到很大的影響。

3 蒙脫土/PP復(fù)合材料

蒙脫土是一種含水的2B1型層狀硅酸鹽粘土礦物，其結(jié)構(gòu)單元主要是二維排列的Si-O四面體和二維排列的Al（或Mg）-O-OH八面體，此兩類片層的對(duì)稱性相似。由于蒙脫土獨(dú)特的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)而受到研究者的青睞，蒙脫土與聚丙烯在納米尺度的復(fù)合使材料具有比重輕、耐熱性好、阻隔性、耐老化性、阻燃性優(yōu)良等特點(diǎn)，并且復(fù)合材料具有較好的尺寸穩(wěn)定性和透明性，容易回收，目前已在汽車保險(xiǎn)桿、腳踏板、汽車內(nèi)外裝飾材料上得到廣泛應(yīng)用。

Yeh Wan等人在研究溫度對(duì)蒙脫土在聚丙烯接枝馬來酸酐中分散的影響時(shí)也得到了類似的結(jié)論：當(dāng)混度低于170℃時(shí)，溫度的降低不利于蒙脫土的分散，因?yàn)檫@時(shí)的PPMA分子未有完全熔融，分子鏈的纏結(jié)較嚴(yán)重，難以插層到蒙脫土的片層間，當(dāng)溫度高于170℃時(shí)，溫度的升高會(huì)使XRD的衍射角向大角方向移動(dòng)，對(duì)應(yīng)的蒙脫土的層間距變大，蒙脫土的分散狀態(tài)變差，因?yàn)闇囟鹊纳邥?huì)使體系的粘度降低，蒙脫土在熔融共混的過程中所受的剪切力變小，所以蒙脫土的分散效果逐漸變差。

4 結(jié)束語

聚丙烯材料是一種無毒、無色的物質(zhì)，而且在強(qiáng)度、剛度以及硬度方面效果非常好，在使用時(shí)能夠?qū)Ω邷貑栴}進(jìn)行解決，耐熱性能非常好。這種材料在使用過程中，具有很好的電性能，但是，聚丙烯材料也存在著缺點(diǎn)，在使用過程中如果遇到低溫的情況，其會(huì)出現(xiàn)變脆的問題，也非常容易老化。在很多的機(jī)械零件以及絕緣零件中有非常好的應(yīng)用，因?yàn)槠浯嬖诘娜秉c(diǎn)，導(dǎo)致其在應(yīng)用過程中要對(duì)性能進(jìn)行改善。作為功能型復(fù)合材料，其環(huán)保性能也非常好，可以在聚丙烯材料中添加其他物質(zhì)，對(duì)其性能進(jìn)行改善。層狀硅酸鹽/PP復(fù)合材料正日益引起人民的關(guān)注，開發(fā)新型的層狀硅酸鹽有機(jī)改性試劑，探究層狀硅酸鹽/PP復(fù)合材料新性能是值得關(guān)注的熱點(diǎn)研究課題。隨著研究的深入進(jìn)展，層狀硅酸鹽/PP復(fù)合材料的種類勢(shì)必將越來越多，性能將會(huì)越來越優(yōu)異，會(huì)有越來越多的層狀硅酸鹽/PP復(fù)合材料應(yīng)用食品包裝、電子器件封裝、汽車塑料、航空航天新材料等新領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

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