沙袋結構增韌PA6-EPDM-M-CaCO3三元復合材料力學性能影響因素與增韌機理研究.pdf

1、本論文以EPDM和EPDM-g-MAH的復配物為彈性體(記為:EPDM-M)和無機粒子CaCO3協(xié)同增韌PA6。對影響PA6/EPDM-M/-CaCO3復合材料力學性能的因素進行了正交分析;研究了CaCO3粒子表面形貌、拉伸速率和環(huán)境溫度對PA6基復合材料性能的影響;通過SEM觀察了彈性體包覆無機粒子的“沙袋結構”在PAL6基復合材料拉伸變形過程中的形態(tài)演變;從斷裂能量和裂紋源面積大小的角度探討了沙袋結構的增韌機理。主要研究內(nèi)容和結果如

2、下:
　　 正交設計分析得知CaCO3粒徑是影響PA6/EPDM-M/CaCO3復合材料力學性能的最主要因素,納米級的CaCO3容易被彈性體包覆形成“沙袋結構”,具有較好的增韌效果。在CaCO3粒徑相同的情況下,表面經(jīng)過球狀或針狀納米級CaCO3修飾的CaCO3具有較大的比表面積,相對未修飾的CaCO3增韌的PA6基三元復合材料,沖擊強度分別提高14％和44%。
　　 拉伸速率和環(huán)境溫度對PA6及PA6基復合材料的力學性

3、能有顯著影響。室溫下,隨拉伸速率的增加,PA6/CaCO3沒發(fā)生屈服現(xiàn)象,而PA6、PA6/EPDM-M、PA6/EPDM-M/nano-CaCO3(一步法)和PA6/EPDM-M/nano-CaCO3(兩步法)體系都發(fā)生了屈服成頸現(xiàn)象,成頸變形能隨拉伸速率的增加而降低。在固定的拉伸速率(50mm/min)下,上述五種體系的拉伸強度在不同的溫度下發(fā)生突變,隨溫度升高急劇降低;在-15℃-55℃的范圍內(nèi),PA6與PA6/CaCO3的沖擊斷

4、面沒有發(fā)現(xiàn)明顯的變化。但環(huán)境溫度對PA6/EPDM-M、PA6/EPDM-M/nano-CaCO3(一步法)和PA6/EPDM-M/nano-CaCO3(兩步法)的沖擊斷面有明顯影響,均在15℃時發(fā)生脆韌轉變現(xiàn)象。
　　 在PA6/EPDM-M/nano-CaCO3(兩步法)體系的拉伸變形過程中,塑性變形前體系內(nèi)部形態(tài)沒有發(fā)生明顯的變化,塑性變形后到斷裂時復合材料內(nèi)部“沙袋結構”粒子沿拉伸方向產(chǎn)生形變,與樹脂之間界面脫粘,沿拉伸

5、方向產(chǎn)生大量的空穴,內(nèi)部成纖,最終導致材料斷裂。
　　 在單邊缺口拉伸試驗中,PA6/CaCO3均為脆性斷裂;而PA6、PA6/EPDM-M、PA6/EPDM-M/nano-CaCO3(一步法)和PA6/EPDM-M/na-no-CaCO3(兩步法)體系的總斷裂能都隨拉伸速率的增加而降低,且在不同的拉伸速率下發(fā)生韌脆轉變現(xiàn)象。對室溫下的沖擊斷面微觀形態(tài)分析發(fā)現(xiàn):PA6和PA6/CaCO3均表現(xiàn)為光滑的脆性斷面,裂紋源面積較小;一