刚性粒子 增强增韧改性原理-.pptx

刚性粒子增强增韧改性原理黎明职业大学高分子材料加工技术专业《高分子材料配方技术》

内容来源”桑永《塑料材料与配方》薛茹君，吴玉程《无机纳米材料的表面修饰改性与物性研究》欧玉春，《刚性粒子填充聚合物的增强增韧与界面相结构》

弹性体VS刚性粒子增韧区别”弹性体增韧塑料虽然在工业上获得了巨大成功，但是它提高韧性的同时，却使刚度、强度和使用温度大幅度降低1984年起，国外出现了以非弹性体代替弹性体（橡胶）增韧塑料的新思想出现了PC/ABS、PC/AS、PP/ABS等刚性有机粒子增韧体系1988年国内首次提出了填充增强、增韧的新途径：碳酸钙增韧PP复合材料复合材料的力学性能很大程度上取决于分散相在基体中的分散质量和二者形成的界面层的状况

课程导入”在高分子材料加入填料可以降低产品的成本或者改善制品的性能应用于塑料中的填料按照化学结构可以分为有机类和无机类按照来源可以分为矿物、植物和合成类按照外观可以分为颗粒状和纤维状等等本模块的内容主要介绍的是无机刚性粒子增强增韧改性高分子材料

课程导入”常用的刚性粒子有碳酸钙、硫酸钡、炭黑、白炭黑、陶土、滑石粉、硅藻土、云母粉等等刚性粒子可以用来增量、增强或者是增韧近年来，单纯用于增量的刚性粒子已经越来越少，渐渐向功能性填料发展，把增量、增强和改性统为一个整体

Contents目录01刚性粒子增强增韧硬质聚合物原理02刚性粒子增强增韧软质聚合物原理

01刚性粒子增强增韧硬质聚合物原理

01刚性粒子增强增韧硬质聚合物原理”刚性粒子可在硬质基体中引发银纹和终止银纹欧玉春等人提出了如下刚性粒子增强、增韧硬质聚合物复合材料的界面结构模型。在均匀分散的刚性粒子周围嵌入具有良好界面结合和一定厚度的柔性界面相，以便能在复合材料经受破坏时既能引发银纹，又能终止银纹的扩展，在一定形态结构下还能引发基体剪切屈服，从而消耗大量冲击能，又能较好地传递所承受的外应力，从而达到既增强又增韧的目的。

01刚性粒子增强增韧硬质聚合物原理”刚性粒子可在硬质基体中引发银纹和终止银纹欧玉春等人提出了如下刚性粒子增强、增韧硬质聚合物复合材料的界面结构模型硬质聚合物/刚性粒子复合材料界面结构模型

01刚性粒子增强增韧硬质聚合物原理硬质聚合物/刚性粒子复合材料界面结构模型在均匀分散的刚性粒子周围嵌入具有良好界面结合和一定厚度的柔性界面相，以便能在复合材料经受破坏时既能引发银纹，又能终止银纹的扩展在一定形态结构下还能引发基体剪切屈服，从而消耗大量冲击能，又能较好地传递所承受的外应力，从而达到既增强又增韧的目的

01刚性粒子增强增韧硬质聚合物原理在此界面模型结构的基础上，通过使用改性环氧树脂类界面改性剂，获得了增强增韧的PA6/高岭土复合材料材料的缺口冲击强度和断裂伸长率随着界面改性剂含量的增加而增加，在界面改性剂含量为2%时，缺口冲击强度达到最大值，继续增加界面改性剂的用量，材料的缺口冲击强度和断裂伸长率也明显下降冲击强度与改性剂含量的关系预计：环氧基团与尼龙分子链末端的氨基反应硅烷基团与高岭土上的羟基反应

01刚性粒子增强增韧硬质聚合物原理”总体而言，界面改性剂的使用导致填充PA6复合材料力学性能的明显改善，含有界面改性剂的复合材料缺口冲击强度和断裂伸长率增加，复合材料的拉伸强度和弹性模量也比纯PA6有明显的改善因此可以根据这种界面结构模型研制刚性粒子增强增韧硬基质的高性能尼龙基复合材料

02刚性粒子增强增韧软质聚合物原理

02刚性粒子增强增韧软质聚合物原理”对于硬粒子填充改性较软基体树脂（如聚烯烃）的复合材料，由于聚烯烃是惰性的高分子材料，很难引入强的界面化学结合，因此设计了如下界面结构模型：在均匀分散的刚性粒子周围嵌入非界面化学结合的，但能产生强物理性缠结的，且具有一定厚度的柔性界面层

02刚性粒子增强增韧软质聚合物原理”从一些复合材料的实例来看，当刚性粒子填充较软基体树脂时，单纯地引入非化学键合的柔性界面层，可以大幅度地提高复合材料的缺口冲击强度，但是复合材料的拉伸强度和弯曲模量会受到一定影响例如，使用如下界面改性剂，获得了一种高填充高韧性的聚丙烯/高岭土复合材料，复合材料的冲击强度增加，但是拉伸强度和弯曲模量下降

02刚性粒子增强增韧软质聚合物原理”为了使刚性粒子填充改性较软基体树脂的复合材料，达到既增强又增韧的目的，欧玉春还设计了另一种界面结构模型：在均匀分散的刚性粒子周围嵌入具有良好界面结合的、一定厚度的、模量介于粒子和树脂基体之间的梯度界面层例如，马来酸酐和苯乙烯作为界面改性剂，这个改性剂可以起到4个作用：形成核壳的分散相结构增加界面的粘接促使弹性层部分硫化（交联）形成模量梯度的界面过渡层，有利于应力传递，产生有利的增强增韧效果

02刚性粒子增强增韧软质聚合物原理”将这种改性剂用于HDPE/EPDM/炭