楊智航，馮厚軍，孔啟明，唐旭東

（天津科技大學(xué)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，天津 300457）

本文以乙烯-辛稀共聚物（PE-R）、無規(guī)芥聚物（PP-R）、聚丁烯（PB）、聚丙烯接枝馬來酸酐共聚物（PP-g-MAH）與有機(jī)蒙脫土（OMMT）。通過熔融共混制備了PE-R/OMMT、PP-R/OMMT、PB/OMMT、PP-g-MAH/OMMT復(fù)合材料。對(duì)上述復(fù)合材料的力學(xué)性能與阻氧性能等與未添加OMMT 的性能進(jìn)行了比較與分析。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

乙稀-辛稀共聚物（PE-R）：韓國(guó)SK 集團(tuán)，DX800；無規(guī)共聚聚丙烯（PP-R）：北京燕山石油化工有限公司，4220；聚丙烯接枝馬來酸酐共聚物（PP-g-MAH）：沈陽四維高聚物塑膠有限公司，SWJ-1B；聚丁烯（PB）：韓國(guó)愛康株式會(huì)社，YLEM1050；有機(jī)蒙脫土：浙江豐虹粘土化工有限公司，DK。

1.2 試樣制備

PE-R/OMMT 復(fù)合材料試樣的制備：將PE-R與OMMT 按比例1：1 混合后置于雙輥塑煉機(jī)上(前輥溫度為150℃、后輥溫度為170℃)制備母料，冷卻后破碎成粒料，母料烘干后與PE-R 按比例4：6 混合后通過雙螺桿(各段工藝溫度為130℃、160℃、160℃、160℃)擠出后造粒。用注塑機(jī)(各段工藝溫度為150℃、160℃、160℃、150℃) 及壓機(jī)(溫度設(shè)置為160℃) 將干燥好的粒料分別注塑成樣條及壓制成膜。

PP-R/OMMT、PB/OMMT、PP-g-MAH/OMMT 復(fù)合材料試樣的制備流程同上。

1.3 熔體質(zhì)量流動(dòng)速率測(cè)試（MFR）

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/3682-2000，使用上海思爾達(dá)科學(xué)儀器有限公司RL-Z1B1 熔體流動(dòng)速率儀進(jìn)行測(cè)試。

1.4 DSC 測(cè)試

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19466，使用NETZSCH 公司的DSC 204F1 進(jìn)行測(cè)試。

1.5 維卡軟化點(diǎn)測(cè)試

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1633-2000，使用深圳市新三思微機(jī)控制熱變形維卡軟化試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)試，升溫速率為50℃/h。

1.6 力學(xué)性能測(cè)試

沖擊性能測(cè)試：按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1043-93，使用深圳市新三思材料檢測(cè)有限ZBC-1400-1 擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)試。

拉伸性能測(cè)試：按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1043-92，使用深圳市新三思材料檢測(cè)有限公司CMT4503 微機(jī)控制萬能試樣機(jī)進(jìn)行測(cè)試，拉伸速率50mm/min。

1.7 氧氣透過率測(cè)試

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19789，采用等壓法使用OX2/231 氧氣透過率測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

表1 樣品的編號(hào)

2.1 熔點(diǎn)、維卡軟化點(diǎn)和MFR 數(shù)據(jù)分析

表2 材料的熔點(diǎn)、維卡軟化點(diǎn)和MFR 數(shù)據(jù)

由上表2 可知各材料的熔點(diǎn)、維卡軟化點(diǎn)和熔體質(zhì)量流動(dòng)速率（MFR），添加了20%的有機(jī)蒙脫土的復(fù)合材料的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率均出現(xiàn)下降，且幅度較大，而熔點(diǎn)和維卡軟化點(diǎn)則略有上升，這可能是有機(jī)蒙脫土加入后，與基體形成了兩相結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)了連續(xù)相與分散相，從而使使分子鏈的運(yùn)動(dòng)受到了較大的阻力，所以熔體質(zhì)量流動(dòng)速率出現(xiàn)了下降，而熔點(diǎn)和維卡軟化點(diǎn)則都有一定程度的升高。

2.2 材料的力學(xué)性能分析

表3 材料的力學(xué)性能數(shù)據(jù)

由表3 可知各材料的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，相比純聚合物A-1、B-1、C-1、D-1 材料，加入了20%的有機(jī)蒙脫土的A-2、B-2、C-2、D-2 復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長(zhǎng)率、彎曲強(qiáng)度、彎曲彈性模量均出現(xiàn)下降，這可能是由于有機(jī)蒙脫土的加入量過多，使得其不但未能使聚合物分子鏈呈現(xiàn)剛性而增強(qiáng)力學(xué)性能，及異相成核作用降低致使聚合物的結(jié)晶性能未有很大的提高，從而未能使大分子鏈排列更規(guī)整緊密而提高力學(xué)性能，且由于加入量過多，有機(jī)蒙脫土未能在聚合物中分散均勻，容易形成團(tuán)聚致使不易形成剝離型的復(fù)合材料，最終使得復(fù)合材料的力學(xué)性能不升反降。

2.3 阻氧性能分析

表4 材料的阻氧性能數(shù)據(jù)

由表3 可知各材料的氧氣透過量，在40%RH和80%RH 的情況下，添加了20%的有機(jī)蒙脫土的復(fù)合材料的氧氣透過量都比純聚合物材料的氧氣透過量要小這說明了有機(jī)蒙脫土的加入能夠提高聚合物材料對(duì)氣體的阻氧性能，這可能是分散在聚合物基體中的有機(jī)蒙脫土對(duì)氣體分子有阻礙透過作用，能夠形成“迷宮”效應(yīng)[4，5]。相對(duì)濕度（RH）由40%提高到80%時(shí)，氧氣的透過量略有降低，這則有可能是相對(duì)濕度的增加，使與聚合物中的有機(jī)蒙脫土結(jié)合的水分子更多，對(duì)氣體分子的阻礙透過能力增強(qiáng)，所以氧氣透過量略有降低。

3 結(jié)論

3.1 添加了20%有機(jī)蒙脫土的復(fù)合材料的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率大幅度下降，熔點(diǎn)和維卡軟化點(diǎn)略有上升。

3.2 添加了20%有機(jī)蒙脫土的復(fù)合材料的力學(xué)性能與未添加的相比出現(xiàn)下降。

3.3 添加了20%有機(jī)蒙脫土的復(fù)合材料阻氧性能與未添加的相比有所提高。

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［4］Jun Ma，Jian Xu，Jian-Hui Ren.A new approach to Poly mer/montmorillonite nanocomposites[J].Polymer 2003，44：4619-4624.

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