增韌聚甲醛復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、聚甲醛（POM）因其高強(qiáng)度、高剛度等優(yōu)異的機(jī)械性能，被譽(yù)為“塑料中的金屬”，是替代金屬制品較為理想的工程塑料，在材料領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
　　然而由于POM分子鏈結(jié)構(gòu)規(guī)整，無(wú)側(cè)基，在成型過(guò)程中極易結(jié)晶，生成尺寸較大的球晶。當(dāng)制品受到外力沖擊時(shí),這些大尺寸球晶易成為應(yīng)力集中點(diǎn),導(dǎo)致材料破壞。POM缺口敏感性大，沖擊韌性差的缺點(diǎn)，極大地限制了其應(yīng)用范疇。因此，亟需對(duì)POM進(jìn)行增韌改性，開(kāi)發(fā)韌性優(yōu)異的POM產(chǎn)品。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于P

2、OM的增韌研究較多，但產(chǎn)品在增韌的同時(shí)其它力學(xué)性能下降較明顯。所以，聚甲醛的增韌改性至今仍是高分子學(xué)術(shù)界及工業(yè)界的一大難題。為此，本論文采用熔融共混法對(duì)熱塑性聚氨酯彈性體（TPU）和無(wú)機(jī)剛性粒子納米碳酸鈣（nano-CaCO3）改性POM進(jìn)行了制備，并對(duì)所制備的增韌POM復(fù)合材料的各項(xiàng)性能進(jìn)行深入考察，得到以下結(jié)論：
　　一、本論文采用不同硬度的彈性體TPU對(duì)POM進(jìn)行增韌改性，成功制備了TPU增韌POM復(fù)合材料。研究表明：硬度為

3、65HA的TPU能夠較大程度細(xì)化POM晶粒，有效降低基體結(jié)晶度。當(dāng)TPU添加量為40％時(shí)，復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度提高了11倍。采用增容劑M與TPU復(fù)配，能夠有效改善POM與TPU之間的界面粘結(jié)作用，POM的晶粒得到進(jìn)一步細(xì)化，所得復(fù)合材料的綜合力學(xué)強(qiáng)度較未加增容劑的體系有所提高。
　　二、將POM和無(wú)機(jī)剛性粒子碳酸鈣（CaCO3）通過(guò)雙螺桿熔融擠出的方法制得了CaCO3增韌改性POM復(fù)合材料，考察了CaCO3的粒徑大小、含量及加工

4、工藝對(duì)POM性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在粒徑為1 m、90nm和60nm的CaCO3中，納米級(jí)CaCO3對(duì)POM有良好的增韌效果，并且粒徑越小，增韌效果越好。從試樣結(jié)晶形貌分析可知，納米粒子的加入能夠有效細(xì)化基體晶粒，起到增韌改性的作用。當(dāng)粒徑為60nm的CaCO3含量為1%時(shí)，體系的缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)到最大值6.5kJ/m2，是未改性POM的1.5倍。采用二次混煉的加工工藝制備的復(fù)合材料，納米粒子在基體中分散更為均勻，基體樹(shù)脂的晶粒細(xì)化更

5、明顯，與一步法制備的復(fù)合材料相比基體樹(shù)脂的力學(xué)性能得到有效地提高。
　　三、將硬度為65HA的彈性體TPU和粒徑為60nm的CaCO3進(jìn)行復(fù)配，制備POM/TPU/nano-CaCO3三元復(fù)合材料，考察了納米粒子用量及加工工藝對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能及微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)的影響。結(jié)果表明，用nano-CaCO3與TPU預(yù)先混合制成母粒再與POM共混，得到的復(fù)合材料中POM晶粒發(fā)生明顯細(xì)化，材料的缺口沖擊強(qiáng)度高達(dá)12.5kJ/m2。此工藝下制備的