论文摘要：本文以PE/CaCO 共混体系为研究对象，探讨随CaCO 含量的逐步改变，共混体系弹性模量、断裂伸长率、冲击强度等力学性能的变化趋势，并分析了产生这些变化趋势的原因，获得了较为理想的PE/CaCO 组分配比。
论文关键词：共混体系,力学性能
1.引言
材料改性的方法有很多，比如化学改性、共混改性、表面改性等，其中又以共混改性最简单易行，被广泛的应用于塑料加工领域，尤其是价格低廉的通用塑料的该性，通过加入其它组分，可能获得意想不到的结果。本文就是基于此，探索无机刚性粒子CaCO对通用塑料PE力学性能的贡献程度以及二者的最佳配比，通过对结果的分析，以期获得一条好的材料改性思路和方法。
2.实验方案
该实验总体由四个阶段组成：配料、造粒、制样、性能测试，其流程如Fig1所示：
首先，将PE、CaCO、硬脂酸和钛酸脂按
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组分
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1
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2
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3
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4
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5
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6
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7
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8
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9
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PE（%）
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100
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95
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90
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85
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80
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75
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70
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65
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60
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CaCO （%）
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0
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5
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10
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15
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20
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25
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30
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35
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40
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stearic acid（%）
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0
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0.5
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0.7
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0.9
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1.2
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1.5
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2.0
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2.5
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3.0
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titantic acid fat（%）
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0
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1.6
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1.8
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2.0
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2.1
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2.2
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2.3
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2.4
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2.5
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Notice：The weight percent of stearic acid and titantic acid fat are percents with mixture.
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的比例称量，置于烧杯中用玻璃棒混合均匀，每份试样的总量控制在250g左右。
Table1distributionofexperimentalreagent
table1
将混合均匀的掺混料用TSE20双螺杆挤出机挤出棒材，用剪刀将棒材剪成小颗粒，然后将共混颗粒料用小密封带存储在干燥的环境中备用。
待共混粒料制备完毕，再用SZ-100/40A注塑机注塑拉伸和冲击样条，将样条在力学性能测试室存放48h以上。
最后，分别采用LDS-20KN拉力实验机、JJ-22机械式简支梁冲击实验机进行拉伸强度、断裂伸长率、缺口冲击强度的测定，并进行详细的数据记录。
3．CaCO对PE/CaCO共混体系力学性能影响
每组配方选取5个试样进行拉伸和冲击实验，然后获取相应的弹性模量、断裂伸长率和缺口冲击强度的数据，再对每组试样求算术平均值作为该组试样的力学性能值。然后根据这些这些数据，我们分析随CaCO含量的变化，共混体系力学性能的变化趋势。
3.1CaCO对PE/CaCO共混体系弹性模量的影响
弹性模量是材料力学性能中最为重要的性能之一，它由试样所受到的拉伸力和截面面积的比值来表征，弹性模量越大则材料所能承受的张应力也越大。Fig2所示为共混体系的弹性模量随CaCO质量百分含量逐渐增加的变化趋势。
Fig.2Thepercentofcalciumcarbonate—tensilestrengthcurve
从图中我们可以看出，曲线可以分成3段：当CaCO含量为0~20%时，共混体系的弹性模量变化不大，与纯PE相当；当CaCO含量为20%~25%时，共混体系的弹性模量出现快速增加的趋势；当CaCO含量为25%~40%时，共混体系的弹性模量的变化趋于平缓，约为纯PE的1.5倍左右。
从理论上，我们可以借用银纹-剪切带理论进行解释：①当CaCO含量较低时，CaCO以较小的颗粒粒径分散于PE基体中，当基体受到拉伸应力作用时，CaCO颗粒成为应力集中点，诱发大量的银纹而消耗外界能量，但由于CaCO颗粒粒径较小，无法终止银纹的发展，导致材料在较小应力下就发生破坏；②当CaCO达到一定含量时（20%），CaCO出现团聚，而较大的CaCO颗粒可以终止银纹的发展，从而使体系可以承受的张应力增大；③当CaCO含量维持在一个较高水平时，CaCO颗粒既可以诱发基体材料产生银纹，又能将及时终止银纹，从而提高了材料承受外界张应力的水平。
3.2CaCO对PE/CaCO共混体系断裂伸长率的影响
断裂伸长率是发生拉伸断裂后，其长度相对原始长度所增加的百分比，断裂伸长率越大则材料的韧性越好。Fig3所示为共混体系的断裂伸长率随CaCO质量百分含量逐渐增加的变化趋势。
Fig.3Thepercentofcalciumcarbonate—elongationindexcurve
从图中我们可以看到，随着CaCO含量的增加，共混体系的断裂伸长率出现迅速下降的趋势，当CaCO含量为25%之后，这种下降趋势趋于平缓。而在CaCO含量25%~40%之间，断裂伸长率一直维持在65%~75%之间，虽然相对纯PE下降了很多，但依然满足大多数应用领域的要求。
体系的断裂伸长率出现这样的变化，是有体系的微观结构所决定的—PE/CaCO共混体系是以CaCO为分散相，以PE为连续相的“海-岛”结构。虽然在该体系中加入了偶联剂和表面改性剂，但两者依然会存在界面间隙，也就导致CaCO颗粒在基体材料受到张力时成为应力集中点，使得PE结晶区内的链段未能延展材料就会发生断裂。
3.3CaCO对PE/CaCO共混体系冲击强度的影响
冲击强度由冲击能量和材料断面面积的比值来表征，该值越大表示这种材料所能承受的外界冲击力越大。Fig4为共混体系的冲击强度随CaCO质量百分含量逐渐增加的变化趋势。
Fig.4Thepercentofcalciumcarbonate—impactstrengthcurve
从曲线图中可以看出，曲线也可以分为三段：当CaCO含量为0~20%时，共混体系的冲击强度维持在一个较低的水平；当CaCO含量为20%~25%时，共混体系的冲击强度出现快速增加的趋势；当CaCO含量为25%~40%时，共混体系的冲击强度维持在一个较高的水平变化。 1/2 1 2 下一页 尾页 |
