一、PP-滑石復合材料的應用研究
滑石粉由于其熱穩定性及化學穩定性好,可填充于聚丙烯(PP) 制得PP復合滑石材料,改善其機械性能缺陷,并提高其韌性耐久性。
有研究表明,滑石粉含量為20%時,PP材料的彎曲強度最強;當滑石粉含量提高到30%時,PP材料的沖擊韌性和拉伸強度最大;
Weon等研究發現PP-滑石復合材料要比PP具有更好的拉伸模量、阻尼特性和更高的結晶溫度,但滑石含量過高導致PP脆化,降低其機械強度。
斯巴塔大學有研究人員考察了PP復合納米滑石粉的機械性能,研究發現,納米滑石填充量為20%時復合材料機械強度最高,材料韌性和抗沖擊強度也均有改良,且降低了PP的生產成本;
國內外學者還對改性滑石復合PP材料進行了研究研究表明,經鈦酸鹽處理后的滑石加入到PP-氯磺化聚乙烯中,可顯著改良材料的機械性能,隨著滑石含量的增加,其抗張強度沖擊強度和斷裂應變降低,而拉伸模量反而增加,作者認為這可能是因為鈦酸鹽處理的滑石具有良好的潤濕性,其分散在PP-氯磺化聚乙烯中能形成共聚混合物,從而改變了材料性能。
2、 PLA( 聚丙交酯) -滑石復合材料的應用研究
PLA因機械性能和物理性能良好,加工方便,易生物降解等優點被廣泛應用。近年來,研究人員在進一步提高PLA材料的性能和降低PLA材料的生產成本方面進行了大量的研究。
有學者研究了滑石對PLA結晶溫度的影響,通過DSC(差示掃描量熱儀)分析表明,當滑石添加量為1%時,PLA結晶溫度提高10~15℃,作者認為滑石會作為結晶核促使PLA復合材料形成尺寸更小的晶體,增加晶體數量,提高晶體的堆砌密集度,從而有利于提高復合材料的結晶溫度,但作者未對復合材料的力學特性及機械性能進行研究;
Jain等研究了滑石對PLA的熱學性質機械性能和流變性行為的影響,研究表明,滑石含量為5%時,PLA復合材料的結晶度提高30.6%,拉伸模量增大85%,儲能模量增加37%,拉伸強度也顯著提升; 作者采用SEM(掃描電鏡)毛細管流變測量法分析發現,滑石在PLA中有很好的分散性和方向性,且 PLA-滑石復合材料的剪切粘度要比純PLA大。
國外對滑石復合PLA材料性能及機理的研究較為深入,而國內學者在滑石-PLA復合材料應用方面研究較多。中國工程物理研究院學者對滑石添加量對PLA熱學性質和機械強度的影響進行研究,結果表明,隨著滑石添加量的增加,PLA熱降解和熱扭曲的溫度隨之增加,同時其拉伸強度彎曲強度和模量也隨之遞增;滑石添加量為18.1%時,PLA材料韌性顯著增強; 當滑石添加量過高(>18.1%)時,復合材料將變得易碎、易斷裂,導致機械性能降低。上述研究表明滑石粉復合PLA材料在對力學抗性要求較高的汽車制品中有著廣泛的應用前景。