一、PP-滑石复合材料的应用研究
滑石粉由于其热稳定性及化学稳定性好,可填充于聚丙烯(PP) 制得PP复合滑石材料,改善其机械性能缺陷,并提高其韧性耐久性。
有研究表明,滑石粉含量为20%时,PP材料的弯曲强度最强;当滑石粉含量提高到30%时,PP材料的冲击韧性和拉伸强度最大;
Weon等研究发现PP-滑石复合材料要比PP具有更好的拉伸模量、阻尼特性和更高的结晶温度,但滑石含量过高导致PP脆化,降低其机械强度。
斯巴塔大学有研究人员考察了PP复合纳米滑石粉的机械性能,研究发现,纳米滑石填充量为20%时复合材料机械强度最高,材料韧性和抗冲击强度也均有改良,且降低了PP的生产成本;
国内外学者还对改性滑石复合PP材料进行了研究研究表明,经钛酸盐处理后的滑石加入到PP-氯磺化聚乙烯中,可显著改良材料的机械性能,随着滑石含量的增加,其抗张强度冲击强度和断裂应变降低,而拉伸模量反而增加,作者认为这可能是因为钛酸盐处理的滑石具有良好的润湿性,其分散在PP-氯磺化聚乙烯中能形成共聚混合物,从而改变了材料性能。
2、 PLA( 聚丙交酯) -滑石复合材料的应用研究
PLA因机械性能和物理性能良好,加工方便,易生物降解等优点被广泛应用。近年来,研究人员在进一步提高PLA材料的性能和降低PLA材料的生产成本方面进行了大量的研究。
有学者研究了滑石对PLA结晶温度的影响,通过DSC(差示扫描量热仪)分析表明,当滑石添加量为1%时,PLA结晶温度提高10~15℃,作者认为滑石会作为结晶核促使PLA复合材料形成尺寸更小的晶体,增加晶体数量,提高晶体的堆砌密集度,从而有利于提高复合材料的结晶温度,但作者未对复合材料的力学特性及机械性能进行研究;
Jain等研究了滑石对PLA的热学性质机械性能和流变性行为的影响,研究表明,滑石含量为5%时,PLA复合材料的结晶度提高30.6%,拉伸模量增大85%,储能模量增加37%,拉伸强度也显著提升; 作者采用SEM(扫描电镜)毛细管流变测量法分析发现,滑石在PLA中有很好的分散性和方向性,且 PLA-滑石复合材料的剪切粘度要比纯PLA大。
国外对滑石复合PLA材料性能及机理的研究较为深入,而国内学者在滑石-PLA复合材料应用方面研究较多。中国工程物理研究院学者对滑石添加量对PLA热学性质和机械强度的影响进行研究,结果表明,随着滑石添加量的增加,PLA热降解和热扭曲的温度随之增加,同时其拉伸强度弯曲强度和模量也随之递增;滑石添加量为18.1%时,PLA材料韧性显著增强; 当滑石添加量过高(>18.1%)时,复合材料将变得易碎、易断裂,导致机械性能降低。上述研究表明滑石粉复合PLA材料在对力学抗性要求较高的汽车制品中有着广泛的应用前景。