摘 要

聚丙烯（PP）材料由于现代工业的快速发展，需要使其获得更好的韧性和刚性。无机填料改性可以成功改变PP的物质特性。本实验研究碳酸钙（CaCO₃）对β晶型聚丙烯力学性能的影响。本文先用单螺杆挤出机将β晶型聚丙烯与CTM共混，然后进行造粒，烘干，注塑成型为样条。通过对试验材料进行拉伸试验、弯曲试验、冲击试验等方法研究了碳酸钙对β晶型聚丙烯力学性能的影响。并扫描电子显微镜观察复合材料的冲击断面形貌。

结果表明，在加入CTM后，实验材料拉伸强度和屈服强度开始下降；实验材料具有良好的冲击性能，但测试温度对缺口冲击强度有比较大的影响；随着提升CTM加入的比例，实验材料的弯曲模量呈直线上升趋势，但拉伸断裂应变是下降趋势；CTM的添加降低了复合材料的收缩率，而且对其的热变形模量影响较大。

关键字：聚丙烯 β晶型 增韧 力学性能

Abstract

Using inorganic filler to modify Polypropylene is a kind of method with good toughness and rigidity. This experiment study the effect of calcium carbonate (CaCO₃) on the mechanical behavior of β-isotactic polypropylene (PP). In this paper, β-crystalline polypropylene and CTM were blended with a single screw extruder, Then granulation, drying, injection molding for the spline. Study of the tensile test, bending test, impact test the effect of calcium carbonate on the mechanical properties of β-crystalline polypropylene; composite material and a sectional surface impact spline observed with a scanning electron microscope. And the cross section surface of the composite spline was observed by SEM.

It was revealed that After adding CTM, the tensile strength and yield strength of the experimental material began to decrease；The experimental material has good impact performance, but the test temperature has a relatively large impact on the notched impact strength; With the increase of CTM addition ratio, the bending modulus of the experimental material showed a linear upward trend, but the tensile fracture strain was decreasing；The addition of CTM reduces the shrinkage of the composite material and has a greater effect on its HDT.

Key words: Polypropylene β crystal Calcium Carbonate Toughened Masterbatch

Mechanical Properties

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 前言 1

1.1 聚丙烯（PP）的种类及其特点 1

1.1.1均聚聚丙烯 1

1.1.2共聚聚丙烯 1

1.2 聚丙烯的晶体结构分类 2

1.3 β-PP的特性 2

1.4刚性粒子增韧改性聚丙烯 2

1.5 β晶型聚丙烯/碳酸钙复合材料近期发展 3

1.6 本文研究内容 3

第二章 β晶型聚丙烯/碳酸钙复合材料的性能测试 4

2.1实验原料 4

2.2实验设备和仪器 5

2.3实验配方 5

2.4工艺流程： 6

2.5实验步骤 7

2.5.1挤出造粒 7

2.5.2共混物料烘干 7

2.5.3 注塑成型 7

2.6 力学性能测试 7

2.6.1扫描电子显微镜（SEM） 7

2.6.2拉伸试验 8

2.6.3弯曲试验 8

2.6.4冲击试验 8

第三章 结果与讨论 9

3-1拉伸强度和屈服强度 9

3-2 缺口冲击强度 10

3-3拉伸断裂应变和弯曲模量 12

3-4收缩率和HDT 13

3-5 β-PP / CTM复合材料的缺口冲击断面电镜观察 14

第四章 结论 17

参考文献 18

致谢 20

第一章 前言

现代工业持续快速发展，需求也是越来越大，对材料的要求也是日益增高。复合材料可以被赋予多样的性能，如阻隔性、阻燃性、韧性及耐高压性等。无机刚性粒子对聚合物改性得到的复合材料是现在主流的工业手法。目前，工业用于填充聚合物的无机刚性粒子主要有CaCO₃、SiO₂、Mg(OH)₂和BaSO₄等。其中原料易得的CaCO₃格外受到青睐。而且聚丙烯(PP)具有优良的机械性能和便宜的价格。聚丙烯复合材料因此相比其它通用塑料具有更加广泛的前景^[1-2]。

聚丙烯（PP）的种类及其特点

聚丙烯可以依据结构上的差异，可以分为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯。

1.1.1均聚聚丙烯

均聚聚丙烯可以分成三种不同立体构型的聚丙烯，即等规聚丙烯，间规聚丙烯和无规聚丙烯^[1]。

等规聚丙烯（iPP）：甲基排列在分子链的同一侧。iPP具有很高的结构规整性，赋予其绝缘性，耐腐蚀性。其缺点是在低温下材料的韧性差，制品收缩率大。

间规聚丙烯（sPP）：甲基交替排列在分子链的两侧。sPP密度小，结晶度低，但其有较高的透明性。

无规聚丙烯（aPP）：甲基不规则地排列在分子链两侧。aPP结构不整齐，所以内聚力低，力学性能较差，一般工业用途为粘结剂。

1.1.2共聚聚丙烯

根据乙烯分子在PP分子链上排列形式不同又可以分为无规共聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯^[2]。

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