分享好友 资讯首页 资讯分类 切换频道

增强增韧PP,碳酸钙、滑石、二氧化硅、碳纤维谁更好用?

2023-01-15 09:333120碳酸钙研究院
      聚丙烯(PP)的运用范围十分广泛,但由于其力学性能不够优异,在工程上的应用受到了一定的限制。目前,最典型的力学性能改性方法是向聚丙烯中填充无机填料,如滑石粉、碳酸钙、高岭土、二氧化硅、碳纤维及ZnO等材料。


1、碳酸钙增强增韧聚丙烯

     碳酸钙在聚丙烯复合材料中最大的特性是增韧效果极好,能够极大程度地提高聚丙烯的冲击强度。

     研究表明,微米级碳酸钙对聚丙烯冲击强度的提升效果要远远优于普通级碳酸钙,而当使用纳米级碳酸钙时,这种特性就更加凸显。

    当纳米碳酸钙的添加量较少时,可使聚丙烯的拉伸模量提高85%,冲击强度提高300%。当在聚丙烯中填充高组份的纳米碳酸钙时,则聚丙烯的拉伸强度有小幅度的下降,但聚丙烯的冲击强度得到显著提升,并且聚丙烯的收缩率也有所降低。

    此外,当PP复合材料中含有较多纳米碳酸钙时,其实际密度要低于理论密度,原因在于大量的纳米碳酸钙的加入导致粉体中的空气同样进入PP基体,造成PP复合材料中存在很多纳米级的空洞,这种空洞结构对材料弯曲模量的提升有益。

2、纳米二氧化硅增强增韧聚丙烯

    纳米二氧化硅是一种性能极其优异的无机改性填料,既能增强聚丙烯的拉伸强度,又能增强其冲击强度。并且在其用量极少的情况下,纳米二氧化硅的增强和增韧效果都要优于滑石粉和碳酸钙的增强增韧效果。

    对比测试滑石粉和纳米二氧化硅对聚丙烯改性效果的差异,发现仅添加5%纳米二氧化硅的聚丙烯的各项性能均要优于添加了40%滑石粉的聚丙烯。

    纳米二氧化硅同时提高了聚丙烯的拉伸模量和屈服强度,提升比例分别为90%和5%。而滑石粉却仅对屈服强度有提升效果,不能提高拉伸模量。尽管滑石粉的填充量比纳米二氧化硅的高8倍,但试验表明滑石粉的增韧效果仍旧弱于纳米二氧化硅的增韧效果。

3、碳纤维填料增韧聚丙烯

    上述无机填料都是粉体,但实际上,非粉体无机填料在PP改性中也得到了充分利用,如碳纤维、玻璃纤维等。

    这类纤维材料单独作为填料使用时缺陷较大,对复合材料的力学性能和耐热性产生不利影响。因此,为了提高纤维-聚丙烯复合材料的力学性能和耐热性,通常会加入纳米无机颗粒来达到这一目的。

    M.H.Gabr 等。研究了纳米粘土对碳纤维-聚丙烯复合材料的影响。当纳米粘土的填充量为3%时,复合材料的初始断裂韧度和传播断裂韧度可分别提高64%和67%。通过电子显微镜对断裂样品进行扫描表明,聚丙烯基体中分散良好的纳米粘土颗粒可以显着改善碳纤维与聚丙烯之间的界面相互作用。

    在断裂过程中,如果将碳纤维顺利地从聚丙烯基体中剥离出来,它吸收的能量就会减少。当加入少量纳米粘土时,剥离后的碳纤维表面仍沾染聚丙烯,这意味着纳米粘土更好地改善了碳纤维与聚丙烯基体之间的界面相互作用。

4、复合无机填料增韧聚丙烯

    众所周知,滑石粉可以提高聚丙烯的强度、刚度、尺寸稳定性和结晶度,但对聚丙烯的其他性能,如冲击强度和变形能力有不利影响。然而,碳酸钙以拉伸强度为代价提高了聚丙烯的冲击强度和变形能力。因此,综合利用两种无机填料的独特优势,可以达到无机填料复合共混的协同效果。

    用滑石粉和碳酸钙制备复合无机填料,研究两种填料的配比对聚丙烯力学性能的影响,结果表明,虽然两种填料协同作用,但它们的基本功能并未受到干扰。即滑石主要决定聚丙烯的拉伸性能和弯曲性能,而碳酸钙主要决定聚丙烯的冲击性能。

    因此,当粉体加入量一定时,滑石粉含量越多,聚丙烯复合材料的拉伸强度和拉伸模量越大,弯曲强度和弯曲模量也越大。碳酸钙含量越多,聚丙烯复合材料的冲击性能越好。当滑石粉和碳酸钙的比例相同时,协同作用最为明显。此时聚丙烯复合材料的抗弯强度和冲击强度最大,综合性能较好。

    近年来,硬质无机填料突破了使用单一材料的方法,选择两种或多种传统硬质无机填料混合使用,实现了复合材料性能的技术创新和突破。无机材料的改性方法也不限于一种,而是针对无机填料的特性,采用多种改性剂和多种改性方法,充分发挥无机填料的性能。

分享,如有侵权请告知删除!

举报
收藏 0
打赏 0
评论 0
哪些因素可以影响碳酸钙的白度?如何解决?
碳酸钙作为一种广泛应用于塑料、橡胶、涂料、造纸等行业的无机填料,其白度是衡量产品质量的重要指标之一。白度的高低不仅影响产品的外观,还直接关系到产品的市场价值和应用性能。本文将探讨影响碳酸钙白度的主要因素,并提出相应的解决方案。

0评论2024-10-2436

轻重钙粉体与其基本颗粒二者物理性能的一阶线性关系
轻重钙粉体与其基本颗粒二者物理性能的一阶线性关系

0评论2024-10-1750

碳酸钙生产厂家教你如何选择合适的产品粒径
如何选择合适目数的碳酸钙,通过以下几个方法希望能够帮助大家在使用的时候能够有所参考

0评论2024-09-29106

氢氧化钙产品中氧化钙含量分析的改进方法
对采用干法消化工艺生产的氢氧化钙产品中的氧化钙含量进行了分析,采用加热分解的方法,可以计算出氢氧化钙产品中的氧化钙含量,该分析方法可以更好的对氢氧化钙产品生产质量进行监控。

0评论2024-08-22204

纳米碳酸钙生产用强力碳化器均匀化效果实验研究
纳米碳酸钙作为一种功能性无机纳米材料,在橡胶、塑料、涂料、造纸等众 多领域具有广泛的应用价值。其粒径分布和均匀性是影响产品质量和应用性能的 关键因素之一。强力碳化器作为一种新型高效的碳化设备,其在纳米碳酸钙生产 过程中的均匀化效果受到了广泛关注。然而目前关于强力碳化器均匀化效果的研 究尚不充分,特别是碳化条件对纳米碳酸钙性质的影响机制尚不明确。本研究旨 在通过实验方法系统地研究强力碳化器的均匀化效果及其影响因素,为纳米碳酸 钙的工业化生产和强力碳化器的进一步优化提供理论支持和实践指导。

0评论2024-08-15147

日本地崎立窑在高端钙镁行业的推广应用
日本地崎株式会社研制了一种新型立窑,该立窑系统以区别于传统意义的煅烧方式而闻名海外,并因其煅烧制度可控快调、活性度可控快调、产能可控快调等优越性能得到海外众多高端钙镁生产企业的青睐。

0评论2024-08-07182

电石渣生产绿色纳米碳酸钙的新工艺研究
以电石渣、碱渣、磷尾矿、皀化废渣、磷肥渣等钙镁型废渣为原料生产绿色轻质(纳米)碳酸钙的碳化工艺路线有三种:一是单纯CO2碳化法,只能生产出粒径粗大的普通绿色轻钙产品;二是CO2碳化+湿法研磨可生产D50在1-2μm的微细绿色轻钙;三是可溶性碳酸盐预碳化+CO2碳化所组成的复合碳化法可生产纳米级绿色轻钙。这三种碳化工艺路线为绿色轻质(纳米)碳酸钙形成高、中、低系列化产品提供了方案。双碳战略下,以电石渣为原料来生产绿色微细轻质(纳米)碳酸钙新工艺可实现电石渣的高值化利用、CO2减排、减碳86.7%的绿色微细轻

0评论2024-08-01245

环状硼酸苯酚酯表面改性剂的合成与性能研究
为增强硼酸酯的应用性能,改善重质碳酸钙(GCC)与树脂基材的融合性,使用硼酸、二乙醇胺和苯酚通过两步反应合成得到新型环状硼酸苯酚酯表面改性剂。分别添加1%、1.5%和2%的表面改性剂对GCC进行处理,测试改性前后GCC粉体的吸油值和微观形貌。改性前后的GCC粉体以30%的比例填充聚丙烯(PP),制成GCC/PP复合材料,进行力学性能、流变、熔融指数(MRF)和差示扫描量热测试。结果表明:表面改性剂添加量为2%时,粉体分散性最好,与未改性碳酸钙相比,吸油值降低了14.0 g/100 g;改性粉体在PP基体中

0评论2024-07-25162

纳米碳酸钙干燥设计及设备选型的研究
在纳米碳酸钙干燥工艺设计过程中,对国内常见的干燥设备和不同组合方式进行热量衡算,并结合典型企业的实际工况数据进行对比,确定了以单级网带干燥作为最优化的工艺及设备选型方案,比闪蒸干燥以及闪蒸干燥和网带干燥组合的干燥系统,能降低综合能耗30%以上。

0评论2024-07-18310

轻质碳酸钙生产烘干设备的选型
滤饼干燥是轻质碳酸钙生产较为关键的工序,其装备费用约占生产线总投资的10~20%,发生的生产成本可以占总成本在10~25%,如此大的变动范围,和生产线工艺设计时干燥机主体的选型有着密切的关系。

0评论2024-07-12314