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HDPE及其纳米CaCO_3复合材料冲击韧性的研究

作　者: 郝洪波
导　师: 王苓
学　校: 西华大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 高密度聚乙烯 纳米碳酸钙 共混 冲击强度 SEM
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本论文考察了HDPE材料在不同温度、不同缺口深度和不同冲击速率下冲击强度,根据仪器化冲击实验仪获得的冲击力-位移曲线计算出各样品的相应的韧性参数DI,定量分析了温度、冲击速率和缺口深度对HDPE冲击韧性的影响,其结果与对应的HDPE冲击强度值的分析结果相一致。同时对不同温度条件下冲击断面的SEM观察揭示了随着温度的降低,断面中间部分趋于平坦带和粗糙带交替相间的抛物线形貌特征,两侧由银纹微纤构成的镜面区趋于减小,镜面区呈韧性断裂。通过双辊开炼机共混的物理共混方法,用硬脂酸表面处理的纳米CaCO3对HDPE进行增韧改性。对纳米CaCO3/HDPE复合材料进行了力学性能测试,考察了纳米CaCO3含量对纳米CaCO3/HDPE复合材料冲击和拉伸性能的影响,纳米CaCO3含量为3%时,其冲击强度为最大值。SEM观察发现:当纳米CaCO3含量为1%～3%的范围内,纳米粒子在基体HDPE中分布较为均匀,团聚颗粒尺寸较小,当纳米CaCO3含量5%～6%时,团聚颗粒尺寸可大到5μm。分散剂EVA3添加到对纳米CaCO3/HDPE复合材料中,明显地提高了其力学性能,EVA3对纳米CaCO3/HDPE复合材料的最佳用量为0.2%。本文同时还考察了EVA3用量为0.2%时,纳米CaCO3含量对纳米CaCO3/HDPE复合材料的冲击性能和拉伸性能的影响。实验结果表明:EVA3的加入使纳米CaCO3/HDPE复合材料的冲击强度、屈服强度、断裂伸长率等都有了不同程度的提高。SEM断面观察揭示了:加入分散剂EVA3后,纳米CaCO3粒子在基体HDPE中分布状况有了较大的改善,特别是粒子的尺寸有明显的减小。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 高密度聚乙烯的性能  8
  1.2 HDPE 的增韧方法  8-10
    1.2.1 弹性体增韧  9
    1.2.2 非弹性体增韧  9-10
  1.3 无机刚性粒子增韧机理  10-11
  1.4 纳米CaCO_3/HDPE 共混增韧体系  11-13
    1.4.1 纳米CaCO_3 的性能及应用  11
    1.4.2 纳米CaCO_3 增韧HDPE 的研究进展  11-13
  1.5 分散剂及其作用机理  13-14
    1.5.1 分散剂的性质与特点  13
    1.5.2 分散剂的分散原理  13-14
  1.6 课题研究的意义  14
  1.7 课题研究的主要内容  14-15
2 实验原料及测试方法  15-21
  2.1 实验原料  15
  2.2 实验配方的设计  15-18
  2.3 实验样品的制备  18-19
    2.3.1 开炼机熔融共混  18
    2.3.2 平板硫化机模压成型  18
    2.3.3 实验样条的制备  18-19
  2.4 性能测试及测试条件  19-21
    2.4.1 冲击性能测试  19
    2.4.2 拉伸性能测试  19
    2.4.3 扫描电镜(SEM)观察冲击断面  19-20
    2.4.4 差示扫描量热法(DSC)  20-21
3 HDPE 的冲击性能及断面分析  21-31
  3.1 温度对HDPE 冲击性能的影响  21-23
  3.2 HDPE 在不同温度下冲击的断面形貌分析  23-26
  3.3 缺口深度对HDPE 冲击性能的影响  26-28
  3.4 冲击速率对HDPE 冲击性能的影响  28-30
  3.5 本章小结  30-31
4 纳米CaCO_3/HDPE 复合材料性能的研究  31-40
  4.1 纳米CaCO_3 用量对复合材料拉伸性能的影响  31-33
  4.2 纳米CaCO_3 用量对复合材料冲击性能的影响  33-34
  4.3 不同纳米CaCO_3 用量的冲击断面形貌分析  34-36
  4.4 纳米CaCO_3 用量对HDPE 结晶度的影响  36-38
  4.5 本章小结  38-40
5 分散剂对纳米CaCO_3/HDPE 复合材料性能影响的研究  40-56
  5.1 不同分散剂对复合材料冲击性能的影响  40-42
  5.2 EVA3 对纳米CaCO_3/HDPE 复合材料性能影响的研究  42-52
    5.2.1 纳米CaCO_3 用量对复合材料拉伸性能的影响  42-47
    5.2.2 纳米CaCO_3 用量对复合材料的冲击性能的影响  47-52
  5.3 不同纳米CaCO_3 用量在复合材料中分散性的研究  52-54
  5.4 本章小结  54-56
结论  56-58
参考文献  58-61
攻读硕士学位期间学术论文及科研情况  61-62
致谢  62-63

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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