怍為五大通周塑料中發(fā)展最快的品種，聚丙烯(PP)具有耐高溫、耐腐蝕、密度小等優(yōu)點，且易于成型加工、價格便宜，但由于其沖擊強度和拉伸強度較低，很大程度上限制了其在工程中的應用。

    tr硅灰石由于化學性質(zhì)和熱性能穩(wěn)定，具有md、低吸油性、低吸水性和白度高等優(yōu)點，被廣泛應用在建筑陶瓷、涂料、塑料橡膠、冶金和耐火材料等工業(yè)部門。

    硅灰石增強聚丙烯是硅灰石在塑料改性的研究方向之一，國內(nèi)有不少學者在這方面進行了研究‘1-6)。本文研究了等規(guī)聚丙烯(iPP)／針狀硅灰石復合材料共混工藝條件及馬來酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）

和硅灰石用量對iPP／硅灰石復合材料力學性能的影響，并觀察了硅灰石共混前后的形貌和復合材料沖擊試樣斷面的形貌。

l實驗部分

1.1  主要原料

    等規(guī)聚丙烯：T30S，撫順石化分公司：硅灰石：1 250目，市售：PP-g-MAH: SWJ-182，沈陽四維高聚物塑膠有限公司：硅烷偶聯(lián)劑：A -151，市售。

1.2設備及檢測儀器

    雙螺桿擠出機：TSE-35A /400 -32 -11，南京瑞亞高聚物裝備有限公司：電子{wn}試驗機：RGL-30A，深圳瑞格爾儀器有限公司：數(shù)字沖擊實驗機：GT-7045-MDL，臺灣高鐵科技殷份有限公司：光學顯微鏡：BT-1600，丹東市百特有限公司；掃描電子顯微鏡：S-4000，日本電子。

1.3試樣制備

    將針狀硅灰石在100℃的鼓風烘箱中干燥4。6，料層厚度不超過50 mm。將硅灰石、PP-g-MAH和均聚聚丙烯用同向旋轉(zhuǎn)平行雙螺桿擠出機共混造粒，PP-g-MAH和均聚聚丙烯及抗氧劑和潤滑劑混合均勻后經(jīng)主喂料加入，硅灰石分別經(jīng)主喂料或側(cè)喂料加入，雙螺桿擠出機各區(qū)溫度分別為190。210 0C。

所得顆粒經(jīng)80℃干燥4 h后，用注射機注射成標準試樣用于性能測試。

1.4性能測試

    拉伸性能：按GB /T  1040-2006測試，拉伸速率10 mm/min;彎曲強度：按GB/T 9341-2008測試速率為2 mm/min;懸臂梁缺口沖擊強度：按GB/T1843-2008測試，試樣厚度6.4mm：維卡軟化溫度按GB/T 1633-2000測試：熔體質(zhì)量流動速率：按GB/T

3682-2000測試，測試溫度230℃，負荷1.2 kg。 iPP／硅灰石復合材料經(jīng)馬福爐500℃煅燒4h后，測定硅灰石質(zhì)量分數(shù)，并用光學顯微鏡觀察硅灰石的形貌。

    iPP／硅灰石復合材料沖擊試樣斷面經(jīng)噴金后，做掃描電子顯微鏡觀察斷面形貌。

2結果與討論

2.1  硅灰石哏料方式對iPP/硅灰石復合材料性能的影響

    從表1中可以看出，通過側(cè)喂料加入硅灰石所制備的iPP／硅灰石復合材料的綜合性能優(yōu)于從主喂料直接加入硅灰石所制備的iPP／硅灰石復合材料的力學性能。其主要原因是硅灰石從主喂料直接加入比側(cè)喂料加入在擠出機中所經(jīng)歷的剪切時間較長，未塑化的聚丙烯對硅灰石的剪切作用大，針狀硅灰石結構破壞嚴重，對iPP的增強作用明顯降低，因此采用側(cè)喂料加入硅灰石，對iPP/硅灰石復合材料起到了更好的增強作用。

    注：1）硅灰石質(zhì)量分數(shù)為30%, PP-g-MAH用量為iPP／硅灰石質(zhì)量分數(shù)的1qv，螺桿轉(zhuǎn)速為100 r/min。

    iPP／硅灰石復合材料熔體質(zhì)量流動速率變化不大，說明喂料方式對熔體質(zhì)量流動速率影響不大。

2.2螺桿轉(zhuǎn)速對iPP，硅灰石復合材料性能的影響

    表2螺桿轉(zhuǎn)速對iPP/硅灰石復合材料性能的影響

    注：1）硅灰石質(zhì)量分數(shù)為30%，PP-g-MAH用量為iPP／硅灰石質(zhì)量分數(shù)的1%，采用側(cè)喂料方式加入硅灰石。

    從表2中可以看出，隨著螺桿轉(zhuǎn)速的提高，采用側(cè)喂料加入硅灰石所制各的iPP／磋灰石復合材料拉伸強度和彎睦強度大幅度降低，斷裂伸長率和缺口沖擊強度降低。這表明由于螺桿轉(zhuǎn)速的提高，對硅灰石的剪切力作用增強，針狀硅灰石結構破壞大，所以使iPP／硅灰石復合材料的性能降低。

    iPP／硅灰石復合材料熔體質(zhì)量流動速率變化不大，說明螺桿轉(zhuǎn)速增大、剪切作用增強，對熔體質(zhì)量流動速率影響不大。

2.3螺桿轉(zhuǎn)速和喂料方式對硅灰石形貌的影響    圖1為經(jīng)馬弗爐500℃煅燒4h后，用光學顯微鏡放大640倍觀察到的硅灰石形貌?？梢钥闯?，和硅灰石原料相比，當螺桿轉(zhuǎn)速為100 r/min并采用側(cè)喂料加入質(zhì)量分數(shù)為30%的硅灰石時，硅灰石大部分還保持與原料相近的直徑(2 ~4 ym)，長徑比比原

料小一些(5—10 ym)：當螺桿轉(zhuǎn)速為200 r/min并采用側(cè)喂料或者螺桿轉(zhuǎn)速為100 r/min弗采用主喂料加入質(zhì)量分數(shù)為30%的硅灰石時，雖然長徑比還保持比較大，但硅灰石的直徑減小到1 Lr,m左右，這證明了在這兩種工藝條件下，硅灰石直徑的減小是

iPP／硅灰石復合材料力學性能下降的直接原因。

    圖2、圖3分別為PP-g-MAH用量對iPP／硅灰石(30%質(zhì)量分數(shù))復合材料的力學性能影響。由圖可以看出，加入PP-g-MAH可以明顯改善iPP／硅灰石復合材料的力學性能。由于接枝聚丙烯中的馬來酸酐與硅灰石表面有反應增容作用，而接枝聚丙烯中的聚

丙烯與iPP／硅灰石復合材料中的基體樹脂聚丙烯wq相容，從而改善硅灰石與聚丙烯的界面粘接性能。

當PP-g-MAH質(zhì)量分數(shù)為1010時，iPP／硅灰石復合材料的力學性鈍達到{zd0}值，拉伸強度為40.4 MPa,彎曲強度為59.1 MPa，缺口沖擊強度為34.8 J/m。

    當PP-g-MAH質(zhì)量分數(shù)為0.5%、1.5%和2.0%時，力學性能都低一些。可能是因為PP-g-MAH質(zhì)量分數(shù)為1%時，硅灰石與iPP間形成粘接強度較高的界面層，使材料的力學性能增加。過少或過多的PP一MAH會在硅灰石與聚丙烯之間形成粘接強度較低的

界面層或局部富集。此時材料的力學性能不僅取決于硅灰石/PP-g-lMAH、PP-g-MAH/聚丙烯基體之間的結合力，而且還受PP-g-MAH內(nèi)聚強度大小的制約，由于聚丙烯在接枝馬來酸酐過程中會發(fā)生部分降解，其強度要低于聚丙烯，所以PP-g-MAH加入比例越高，

力學性能降低越明顯。

圖4、圖5、圖6為硅灰石用量對iPP／硅灰石復合材料力學性能的影響，PP -g-MAH為iPP/硅灰石的質(zhì)量分數(shù)1%。從圖中可以看出，隨硅灰石質(zhì)量分數(shù)的增加，iPP，硅灰石復合材料的拉伸強度、彎曲強度和缺口沖擊強度都提高。這是因為硅灰石是具有一定長徑比的無機礦物，對聚丙烯可起到增強作用。

圖7a.b分別為未加入PP-g-MAH的iPP／硅灰石復合材料和加入PP -g-MAH的iPP/硅灰石復合材料沖擊試樣斷面3 000倍掃描電鏡照片，其中硅灰石質(zhì)量分數(shù)為30%，PP-g-MAH為iPP，硅灰石質(zhì)量分數(shù)的1%。

 從圖7a中可以看出，未加入PP．g-MAH的iPP/硅灰石復合材料中，沖擊斷面上抽出的硅灰石較多，抽出部分長度較大，并且表面棱角清晰，說明硅灰石與聚丙烯相容性差，界面粘接差。從圖7b中可以看出，加入PP-g-MAH的iPP，硅灰石復合材料，沖擊斷面上抽出的硅灰石較少，表面粗糙，且抽出部分長度較小，說明PP-g-MAH使硅灰石與聚丙烯相容性改善，界面粘接好。

3  結論

1)采用側(cè)喂料和較低的螺桿轉(zhuǎn)速可以提高復合材料的力學性能。

2) PP-g-MAH可以明顯改善硅灰石與聚丙烯界面的粘接，使iPP／硅灰石復合材料的力學性能提高。

3)隨著硅灰石質(zhì)量分數(shù)的增加，iPP／硅灰石復合材料的力學性能提高。在硅灰石質(zhì)量分數(shù)為30%，PP-g-MAH質(zhì)量分數(shù)為1%時，復合材料的拉伸強度為40.4 MPa，彎曲強度為59.1 MPa，沖擊強度為34.8 J/m。