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1、本論文以改性白泥為填充劑、以PVC為基體,研究開發(fā)出白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料。論文對(duì)白泥的球磨工藝、復(fù)合材料熱壓工藝的優(yōu)化、發(fā)泡劑AC用量的優(yōu)化、表面改性劑鋁酸酯用量的優(yōu)化、白泥用量的優(yōu)化、復(fù)合材料界面結(jié)合效果等方面進(jìn)行了較深入的研究。 論文進(jìn)行了白泥球磨工藝的研究,分析熱壓時(shí)間和熱壓溫度對(duì)白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料密度及力學(xué)性能的影響。白泥的最佳球磨時(shí)間為60min,此時(shí)白泥的粒徑均勻,平均粒徑為3.45μm。在熱壓時(shí)間14mi
2、n時(shí),白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料的密度最小,比沖擊強(qiáng)度、比拉伸強(qiáng)度及比彎曲強(qiáng)度均為最大值;在熱壓溫度187℃時(shí),白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料的比沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度以及比彎曲強(qiáng)度均為最大值,綜合性能較好、密度較低。優(yōu)化出最佳熱壓工藝條件為:熱壓時(shí)間14min,熱壓溫度187℃。 論文研究了發(fā)泡劑AC用量對(duì)白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料密度及力學(xué)性能的影響。ZnO/Zn(St)2用作活化劑,能使發(fā)泡劑AC的分解溫度降低到183℃,從而適合PVC
3、發(fā)泡。白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料的比沖擊強(qiáng)度、比拉伸強(qiáng)度及比彎曲強(qiáng)度隨著AC用量的增加而呈先升后降的趨勢(shì),且在0.5phr時(shí)均為最大值。觀察不同AC用量時(shí)的SEM照片,發(fā)現(xiàn)0.5phr時(shí)白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料的發(fā)泡效果最好,其泡孔比較規(guī)則、分布比較均勻;而在AC用量低于0.5phr時(shí),復(fù)合材料的泡孔形狀很不規(guī)則且分布不均勻;在AC用量高于0.5phr時(shí),復(fù)合材料的泡孔容易破裂而形成大孔且泡孔分布很不均勻。綜合考慮,優(yōu)化出最佳AC用量為0
4、.5phr。 論文研究了表面改性劑鋁酸酯用量對(duì)白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料密度及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料的密度、各項(xiàng)力學(xué)性能均隨著鋁酸酯用量的增加而呈先升后降的變化趨勢(shì)。當(dāng)鋁酸酯用量為0.5%時(shí),復(fù)合材料的密度最小,沖擊強(qiáng)度及其比強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及其比強(qiáng)度最大,綜合性能較好。綜合考慮成本與性能,優(yōu)化出最佳鋁酸酯用量為0.5%。相對(duì)于未改性白泥,用0.5%鋁酸酯改性的白泥的加工性能得到很大改善,與PVC的混合物
5、的加工性能指標(biāo)為:最大扭矩為42.3 N.m,平衡扭矩為31.1 N.m,塑化時(shí)間為90s,熔融溫度為179℃。 論文研究了白泥用量對(duì)白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料的各項(xiàng)力學(xué)性能都隨著白泥用量的增加而呈先升后降的變化趨勢(shì)。在白泥用量20phr時(shí),復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度及其比強(qiáng)度分別比未填充PVC材料高71%、31%。;復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及其比強(qiáng)度分別比未填充PVC材料高23.7%
6、、33.9%、2.5%。綜合考慮復(fù)合材料的成本與性能,優(yōu)化出最佳白泥用量為20phr。 在PVC100phr、改性白泥用量20phr,AC用量0.5phr,鋁酸酯用量0.5%,熱壓時(shí)間14min、熱壓溫度187℃時(shí),開發(fā)出的白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料主要性能指標(biāo)為密度0.85 g.cm-3,沖擊強(qiáng)度35.42KJ.m-2,比沖擊強(qiáng)度41.67KJ.m-2.(g.cm-3)-1,拉伸強(qiáng)度20.38MPa,比拉伸強(qiáng)度23.98MPa.
7、(g.cm-3)-1,彎曲強(qiáng)度90.53 MPa,比彎曲強(qiáng)度106.50MPa.(g.cm-3)-1。 論文分別用定性和定量的方法來分析白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料的界面結(jié)合效果。首先,分析改性白泥的紅外光譜圖,發(fā)現(xiàn)在2960~2850cm-1附件出現(xiàn)一組的C-H伸縮振動(dòng)吸收峰,認(rèn)為是由鋁酸酯中長(zhǎng)鏈烷基引起的;分析白泥的熱失重曲線,發(fā)現(xiàn)未改性白泥與改性白泥的變化趨勢(shì)基本一致,且改性白泥的熱失重比未改性白泥的要大;分析白泥的接觸角情況
8、發(fā)現(xiàn),相對(duì)于未改性白泥,改性白泥對(duì)水的接觸角較大,而對(duì)液體石蠟的接觸角較??;分析白泥的吸油值,發(fā)現(xiàn)白泥吸油值隨鋁酸酯用量的增加而不斷降低。這些都說明了改性白泥表面自由能降低,容易與PVC基體結(jié)合。另外,分別用界面作用參數(shù)B值和界面解鍵角θ值來定量分析白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料的界面結(jié)合效果。結(jié)果顯示,B值隨鋁酸酯用量的增加而先升后降,在鋁酸酯用量0.5%時(shí),B值最大,比未改性時(shí)高237.7%;θ值隨鋁酸酯用量的增加而先降后升,在鋁酸酯用量
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