无机粒子填充聚合物复合材料的储能模量和其表征.pdfVIP

华南理T大学学报(自然科学版) JoumalofSouthChina of 第36卷第11期 UniVerSity V01．36No．11 Technology Science 2008年11月 (Natural Edition) Novembcr2008 无机粒子填充聚合物复合材料的储能模量及其表征 梁基照 (华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510640) 摘要：储能模量是衡量聚合物材料刚性及弹性的一个重要指标。文中首先讨论了无机 粒子填充聚合物复合材料储能模量的影响因素，并对其进行定量表征；然后应用DuPont 动态力学分析仪，在温度一150～100℃下测量了玻璃微珠填充低密度聚乙烯(LDPE／GB) 复合材料的动态力学性能；最后应用文中提出的储能模量公式分别估算了LDPE／GB和 文献报道的氢氧化铝填充三元乙丙胶(EPDM／Al(OH)，)于实验条件下的相对储能模量， 并与已有的储能模量公式的计算值进行比较．结果表明，文中提出的公式的预测值与实测 数据较为吻合． 关键词：聚合物；无机粒子；填充复合材料；储能模量 中图分类号：TQ050．4+3 文献标识码：A 黏弹性是表征材料加工及使用性能的重要参数 当基体树脂一定时，影响E：的主要因素有填 之一．对于聚合物共混物及颗粒填充聚合物复合材 充粒子的含量、形状、粒径及其分布，填充粒子在基 料，由于界面的形成，导致材料的结构与性能之间的 体树脂中的分布和分散状态，以及两者之间的界面 关系更趋复杂．应用动态力学分析仪可测定聚合物 形态等．即 材料的黏弹特性参数，如储能模量、损耗模量、力学 E鲁=八妒，，d，手，…) (2) 阻尼等，并提供较多有关分子链结构及界面等方面 式中：妒，是填充粒子的含量(体积分数)，d是填充 的信息¨4J．储能模量(E’)是衡量聚合物材料刚性粒子的直径，亭是与粒子在基体中分散和界面粘合 及弹性性质的一个重要指标，备受人们的关注．已提 强度有关的参数． 出过一些E7与其他参数相互关系的定量描述瞪母]， 1．2 储能模量的定量描述 如Einstein公式、Guth公式和Halpin-Tsai公式¨0‘． 对于球形粒子在基体中无规分布，若界面无滑 然而，在这些公式中，并未考虑粒子的相巨作用及其 动，则E；可用著名的Einstein公式描述‘10]： 与基体之间的界面形态等因素，故与实际存在一定 E：=1+2．5妒f (3) 的偏差．本文荤点探讨了无机粒子形状及其与树脂 Guth通过引入粒子间相互作用项，提出扩展的 基体之IHj的界而作用对填充聚合物材料储能模量的Einstein公式¨o|： 影响，并对其进行定量表征． E：=1+2．5妒f+14．1妒； (4) 1 理论描述 出一如下的简化方程‘loJ 1．1 影响储能模量的因素 对于聚合物复合材料，通常用相对储能模量 E；t=芒等