玻璃微珠改性PP和LLDPE力学性能的比较研究　

第32卷第9期  2004年9月《塑料工业》 CHINA PLASTICS INDUSTRY

史　炜，杨　伟，李思远，谢邦互，李忠明，冯建民，杨鸣波 (四川大学高分子科学与工程学院，高分子材料工程国家重点实验室，四川成都610065)

摘要：

采用玻璃微珠(GB)改性聚丙烯(PP)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)，对玻璃微珠的用量、粒径和复合材料加工方法对材料的力学性能的影响进行了比较研究。结果表明：随着GB用量的增加，单、双螺杆挤出GB/PP复合材料的拉伸模量、弯曲强度和弯曲模量均呈线性增长的趋势，而屈服强度则有小幅下降；断裂应变在低含量时有所提高，然后迅速下降；单双螺杆挤出材料的冲击强度均有所提高，并在一定范围内随GB用量的提高而增大，且单螺杆挤出材料的冲击强度略高于双螺杆挤出材料。而GB/LLDPE中，随着GB用量的增加，单螺杆挤出复合材料的拉伸模量、弯曲模量均呈线性增长趋势，而屈服强度和弯曲强度在含量较高时略有上升；双螺杆挤出复合材料的拉伸模量、屈服应力、弯曲强度和弯曲模量均呈线性增长的趋势，两者的断裂应变都有所降低，但没有严重劣化LLDPE复合材料的冲击特性。GB的粒径对两种复合材料的力学性能影响不大，但对GB/PP复合材料的韧性有较大影响。单、双螺杆挤出GB/PP复合材料的冲击强度在一定范围内较纯料有一定提高；同样的，双螺杆挤出复合材料的冲击强度低于单螺杆挤出材料。

关键词：玻璃微珠；聚丙烯；线性低密度聚乙烯；改性；加工方法；力学性能

中图分类号： TQ171•79， TQ325•1+2， TQ325•1+4　文献标识码： A　文章编号： 1005-5770(2004)09-0039-03

Comparative Study on Mechanical Properties of Glass Bead Filled PP and LLDPE

SHI Wei, YANGWei, LI Si-yuan, XIE Bang-hu, LI Zhong-ming, FENG Jian-min, YANGMing-bo (College of Polymer Sci·and Eng·, State Key Lab·of PolymerMaterials Eng·, Sichuan University, Chengdu 610065, China)
Abstract:

The effects of glass bead (GB) content, diameter and processing route on the mechanical proper-ties of glass bead filled PP and LLDPEwere comparatively studied·The results indicated that for GB/PP compos-ites, with the increase of the GB content, the tensile modulus, bending strength and modulus increased linearly,while the yield strength decreased slightly; the fracture strain increased at first and then decreased quicklywhen the GB contentwas low; and the impact strength of GB/PP extruded by single or twin screw extruder showed an in-creasing trend, and the impactstrengthofGB/PP extruded bysingle screwextruderwas higherthan thatofthe com-posites extruded by twin-screw extruder·For GB/LLDPE composites extruded by single screw extruder, with the increase of filler content, the tensile modulus, bending modulus increased linearly, while the yield strength and bending strength increased slightly at higher filler content·For GB/LLDPE composites extruded by twin-screw ex-truder, with the increase of filler content, these parameters increased synchronously·The fracture strain of the two composites all decreased, but the impact properties of LLDPE composite did not became worse seriously·The effect of GB particle diameteron the mechanical propertieswas not significant, butthe effecton the toughness of the com-posite was obvious·Compared with pure PP, the impact strength of GB/PP increased to some extent, and the im-pact strength of the composite extruded by twin-screw extruder was lower than that of the composite extruded by single screw extruder·
Keywords:Glass Bead; PP; LLDPE; Modification; ProcessingMethod; Mechanical Properties
 

前言

近年来，空心玻璃微珠(GB)作为一类填料，其应用价值正在被逐渐认识，其功能也已被大量研究所揭示[1]，但大多数工作都集中在用较大粒径的玻璃微珠改性聚合物上[2~3]。聚丙烯(PP)的缺点是冲击韧性差、收缩率大；线性低密度聚乙烯(LLDPE)的缺点是刚性较差、软化点低，这使两种材料的应用受限。而玻璃微珠改性聚合物一般具有优良的抗冲击、抗蠕变和耐热性能，材料的尺寸稳定性、绝缘性能、刚性和应力阻尼的能力也有所提高[4~6]。因此，本实验使用较粒径小的GB改性这两种基体性质显著不同的聚烯烃材料，并对其力学性能进行研究。

1　实验部分

1•1　主要原料

PP： F401，均聚物，密度0•906 g/cm3，熔体质量流动速率(MFR) 2•5 g/10 min，兰州石化公司；LLDPE：密度0•918 g/cm3，MFR2•0 g/10 min， Sabic Marketing Ltd； GB： 5 000目、2500目和1 250目，未经表面处理，四川宜宾天行健微珠纳米材料有限公司。

1•2　主要设备

单螺杆挤出机： SJ-20A，螺杆直径20 mm，长径比为25∶1，上海轻机模具厂；同向旋转双螺杆挤出机： TSSJ-25型，四川晨光塑料机械研究所；注塑机：PS40E5ASE型，日精树脂工业株式会社；电子万能实验机： series IX型，美国Instron公司；万能材料实验机： AG-10TA型，日本岛津制作所；悬臂梁冲击实验机： UJ-40型，河北省承德市材料实验机厂。

1•3　试样制备

将聚烯烃与GB分别按设定比例进行配料，经简单混合后在单螺杆挤出机和同向双螺杆挤出机上进行挤出造粒，对于GB/PP体系，单、双螺杆挤出机挤出温度分别为210~240℃和180~240℃；对于GB/LLDPE体系，单、双螺杆挤出机挤出温度分别为180~220℃和180~220℃。

挤出切粒得到的试样，经干燥除去表面水分后注射成型，得到标准的力学性能测试试样。对于GB/PP体系，注射温度由加料段到喷嘴依次为： 180~240℃；对于GB/LLDPE体系，注射温度依次为180~220℃。

1•4　性能测试与表征

拉伸性能：室温下按GB/T 1040—1992在电子万能实验机上进行测试；冲击性能：室温下按GB/T1039—1992在悬臂梁冲击实验机上进行测试；弯曲性能：室温下按GB/T1042—1993在万能材料实验机上进行测试。
 

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