1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
將一定量的PP和滑石粉混合均勻后，加入一定的增韌劑，在烘箱中干燥一天；然后放入雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，放入烘箱干燥2天；最后放入注塑機(jī)中注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣件，測(cè)試力學(xué)性能。
在聚丙烯材料加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%、20%、30%、40%的滑石進(jìn)行填充，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其密度、拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及沖擊韌性等性能進(jìn)行了測(cè)定。分析了具體的試驗(yàn)數(shù)值和試驗(yàn)曲線(xiàn)，總結(jié)了滑石材料對(duì)聚丙烯的力學(xué)性能的影響。
2 結(jié)果分析
2.1 滑石含量對(duì)聚丙烯密度的影響
表1是不同滑石含量對(duì)聚丙烯密度的影響。由表1可以看出，隨著滑石含量的不斷增加，增強(qiáng)聚丙烯的密度不斷上升，主要是因?yàn)榛牧系南鄬?duì)密度大于PP，所以滑石材料的含量不斷增加，導(dǎo)致填充材料的密度不斷增大。
表1 滑石含量對(duì)聚丙烯密度的影響
2.2 滑石含量對(duì)聚丙烯拉伸性能的影響
表2是不同滑石含量對(duì)聚丙烯拉伸性能的影響。由表2可以看出，隨著滑石含量的不斷增加，增強(qiáng)聚丙烯的拉伸強(qiáng)度不斷上升，當(dāng)含量達(dá)到30%左右時(shí)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到峰值，其拉伸強(qiáng)度比純PP增加了32.27%，可見(jiàn)增強(qiáng)效果明顯?；吭?0%~20%拉伸強(qiáng)度變化較大，隨著含量的不斷增加，變化逐漸變得平緩，含量超過(guò)30%時(shí)拉伸強(qiáng)度開(kāi)始下降。表3是不同滑石含量對(duì)聚丙烯斷裂伸長(zhǎng)率的影響。由表3可以看出，隨著滑石含量的不斷增加，增強(qiáng)聚丙烯的斷裂伸長(zhǎng)率不斷下降。
表2 滑石含量對(duì)聚丙烯拉伸強(qiáng)度的影響
表3 滑石含量對(duì)聚丙烯伸長(zhǎng)率的影響
試驗(yàn)中，不添加滑石材料的聚丙烯頸縮非常明顯，而添加了滑石材料的聚丙烯則頸縮不明顯，特別是40%滑石含量的聚丙烯凡乎看不到頸縮就已經(jīng)斷裂?？梢?jiàn)，滑石材料增強(qiáng)了聚丙烯的拉伸強(qiáng)度，減小了其韌性。
2.3 滑石含量對(duì)聚丙烯彎曲性能的影響
表4是不同滑石含量對(duì)聚丙烯彎曲強(qiáng)度的影響。由表4可以看出，隨著滑石含量的不斷增加，增強(qiáng)聚丙烯的彎曲強(qiáng)度不斷上升，當(dāng)滑石含量達(dá)到20%時(shí)，彎曲強(qiáng)度達(dá)到峰值，其彎曲強(qiáng)度比PP提高了24.63%，起到了明顯的增強(qiáng)作用。當(dāng)滑石含量大于20%時(shí)，彎曲強(qiáng)度開(kāi)始下降。
試驗(yàn)中，不添加滑石材料的聚丙烯彎曲非常明顯時(shí)也不易斷裂，而添加了滑石材料的聚丙烯受力后比較容易斷裂?？梢?jiàn)，滑石材料增強(qiáng)了聚丙烯的彎曲強(qiáng)度，增大了脆性。
表4 滑石含量對(duì)彎曲強(qiáng)度的影響
2.4 滑石含量對(duì)聚丙烯沖擊性能的影響
表5是不同滑石含量對(duì)聚丙烯沖擊韌性的影響。由表5可以看出，隨著滑石含量的不斷增加，增強(qiáng)聚丙烯的缺口沖擊韌性不斷上升，當(dāng)滑石含量達(dá)到30%時(shí)，沖擊韌性達(dá)到峰值，其沖擊韌性比PP提高了25.58%，起到了明顯的增強(qiáng)作用。當(dāng)滑石含量大于30%時(shí)，沖擊韌性開(kāi)始下降。
表5 滑石含量對(duì)缺口沖擊韌性的影響
2.5 試驗(yàn)小結(jié)
在試驗(yàn)中，滑石粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)較小時(shí)，復(fù)合材料的各種強(qiáng)度隨滑石粉用量的增加而增大，但滑石粉含量大于一定程度后又逐漸下降。主要是因?yàn)樯倭康幕奂尤氲絇P中，起到了成核劑的作用，使PP球晶尺寸減小，分布更均勻，導(dǎo)致材料拉伸強(qiáng)度升高；當(dāng)滑石粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)增大到一定程度時(shí)，使PP中的球晶受到破壞，另外，使滑石粉顆粒與PP基體樹(shù)脂相容性變差，材料受沖擊時(shí)微裂紋和塑性變形太大，凡乎成為宏觀開(kāi)裂，導(dǎo)致強(qiáng)度下降，因此，導(dǎo)致整個(gè)體系力學(xué)性能的顯著下降。
3 結(jié)論
試驗(yàn)中，聚丙烯通過(guò)一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的滑石材料填充后，拉伸、彎曲及沖擊性能都有所改善，彌補(bǔ)了聚丙烯本身在力學(xué)性能上的一些缺陷，為填充改性聚丙烯在汽車(chē)工業(yè)的應(yīng)用提供了相關(guān)的試驗(yàn)參考。但由于聚丙烯種類(lèi)繁多，填充物的填充方式和處理方法也不盡相同，所以針對(duì)具體不同的填充材料還是很有必要進(jìn)行更加深入地研究。
作者：田永，上海汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心
|
