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2019/7/4 16:54:42发布100次查看
纳米碳酸钙在汽车塑料中的应用
纳米材料是指尺寸小于100纳米的材料,它的粒径小,比表面积大,由于量子效应和表面效应,纳米材料的物理、化学性能、电性能较微米级的材料都有很大的差别。
自1987年日本丰田材料研究中心首次制备了尼龙纳米复合材料以来,纳米复合材料以其优异的性能引起了人们的关注。目前纳米材料的种类很多,就无机填料而言,有纳米蒙脱土、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙等。其中纳米碳酸钙因来源广,价格便宜,在塑料改性中应用较多。据估计,发达国家1999年纳米碳酸钙在塑料制品中的消耗量达到了200kt,我国的用量较少,仅为12kt。
聚丙烯由于综合性能优异,获得了广泛的应用。但它的韧性不好,当把它用于汽车保险杠时,必须对其进行增韧改性。传统的改性方法是用弹性体增韧,这种工艺已比较成熟。它的主要缺点是加工性能差,流动性能不好,成本较高。产品强度不好,而且要用大量的外汇进口弹性体。而用刚性的纳米材料增韧聚丙烯,可在增韧的同时,提高聚丙烯的刚性和流动性,成本也不高,且不需要耗用外汇。
刚性粒子增韧聚丙烯的机理是:由于刚性粒子的加入,使聚丙烯机体的应力集中发生了改变,将刚性粒子简化为球形,那么在拉伸应力场中,变形的初始阶段(界面脱粘前),基体对填料的作用力在两极为拉应力,在赤道上为压应力,而在赤道附近,基体也会受到填料的压力。刚性粒子的加入,使聚丙烯在受到冲击时,在刚性粒子周围产生了应力集中,易引起基体树脂产生微开裂,吸收一定的变形功。同时刚性粒子的存在,使基体树脂微裂纹的扩展受阻和钝化,不至于发展成破坏性的开裂。但是由于碳酸钙和聚丙烯的相容性不好,当碳酸钙的粒径较大(达到10微米以上时)时,它和聚丙烯的界面在受力时会脱粘,使微裂纹扩大为宏观的裂纹,反而降低材料的韧性。有学者提出,许多通常在熔融状态下不相容的物质组份,在纳米尺度下具有一定的相容性。纳米碳酸钙由于粒径极小,表面积很大,表面有未结晶的非对称原子,使纳米碳酸钙具有很高的活性,可以和聚丙烯基体形成很好的粘接界面。
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