高分子基复合材料的制备及性能研究——粘土陶瓷增强PBT复合材料的研究

论文总字数：18135字

目 录

1绪论……………………………………………………………………1

1.1 课题背景 ………………………………………………………………………………1

1.2聚合物复合材料及研究现状 …………………………………………………………1

1.3本论文研究内容 ………………………………………………………………………2

2实验方法………………………………………………………………3

2.1实验原料及仪器 ………………………………………………………………………3

2.1.1实验原料 ………………………………………………………………………3

2.1.2实验仪器 ………………………………………………………………………4

2.2实验步骤 ………………………………………………………………………………4

2.3实验方案 ………………………………………………………………………………5

3实验结果及讨论………………………………………………………8

3.1聚合物复合材料的冲击韧性曲线图……………………………………………………8

3.1.1聚合物复合材料的冲击韧性值…………………………………………………8

3.1.2聚合物复合材料的冲击韧性曲线图……………………………………………9

3.2聚合物复合材料的硬度曲线图 ………………………………………………………12

3.3聚合物复合材料的弹性曲线图 ………………………………………………………15

4结论……………………………………………………………………19

参考文献 ………………………………………………………………20

致谢 ……………………………………………………………………21

高分子复合材料的制备及性能研究

——粘土陶瓷增强PBT复合材料的研究

阿穷

, China

Abstract: The rapid development of polymer composites has become a hot topic in the current development of materials science in order to serve as a reference for the application and research of polymer composites. Polymer composites are continuously developing toward high performance and low cost. At present, it is mainly active in the research work of reinforcing materials, molding processing, and performance. In this experiment, six ceramic admixtures were added to ceramic materials to prepare ceramic composites, and then polybutylene terephthalate (PBT) was added to perform performance tests such as impact toughness, hardness, and elasticity. The content of the agent and the changes in the relevant data, so as to draw a graph of the relevant changes. It is known from the experiment that the six admixtures have an enhanced effect on the hardness of the composite material. The difference is that with the increase of the content, the enhancement effect has a significant change, and when it reaches a certain value, the enhancement effect is the best. The effect of reinforcing particles on the impact toughness and the breakdown strength of the composite material increases with the increase of the content. The enhancement effect of the reinforcing particles on the elasticity of the composite material increases first and then decreases with the increase of the content, and the enhancement effect is best when the content is0. 85%.

Keywords: PBT ; composites; impact toughness; clay ceramics

1绪论

1.1课题背景

物质是人类生存和发展的物质基础。人类发展的历程，是以材料为主要生产力的标志[1]。历史上，材料被看作成人类社会发展的里程碑。确定社会形态和人类生活质量取决于使用和识别材料的能力。让材料具有前所未有的功能来满足人类世世代代的发展中的需求和追求。每一种新材料的发现和技术的应用，都会给社会和人类的生活带来巨大的变化，并将人类社会推向物质文明。人类即将进入知识经济时代。通过某种加工方法将两种或两种以上具有不同性能的现有材料组合而成的复合材料具有经济性，高效率等优点，因此具有很强的生命力。复合材料的特点之一是它不仅能够保持原有构件的一些优点，而且还能产生原有构件不具备的新性能;另一个特点是复合材料的可设计性。为了互补材料的优势，并充分利用复合材料的复合效应，将出现新的属性。最大限度地发挥优势。要想获得非常优异的综合性能在大部分程度上取决于组件本身的性质。复合材料中分散相的尺寸和分散相与连续相之间的相容性或界面状态。后两个因素在复合材料的整个研究过程中已被广泛研究。根据复合材料中分散相对大小，复合材料可分为宏观复合材料，微米复合材料，纳米复合材料和分子复合材料。在本实验中，将磷酸氢钙，六偏磷酸钠、三氯化铁（无水）、聚氯乙烯、磷酸钡和氧化锆加入到陶瓷细粉中，与PBT（粉状）作为基体材料混合制成高分子复合材料分析研究其力学性能。

1.2高分子复合材料的概况和研究现状

复合材料是由两种材料或着更多种具有不同性质的材料组成的多相材料，以及通过复合过程组合的不同形态组分材料。保持原始组件材料的主要特征，它还显示原始组件没有新的属性。复合材料是多功能的材料系统，可提供单一材料没法提供的特性。复合材料只是利用了这些优点并避免了这些缺点，从而获得了改进的材料。常用的复合材料有:纤维增强复合材料，树脂复合材料金属（合金材料），陶瓷复合材料等聚合物基复合材料（PMC）是指由不同材料，不同形状和不同性质组成的各种固体材料。它是一种复合材料，是一种由聚合物和各种填料组合而成的多相复合材料。纤维为增强材料组合而成的。它主要分为聚合物结构复合材料和聚合物功能材料。结构复合材料主要是用于产品的结构件，起到抗拉、抗压等的作用，基体材料的粘结性能良好，纤维牢牢地粘结起来。同时，基体能使载荷均匀分布，并传递到纤维上去，纤维和基体之间良好的复合显示了各自的优点，并能实现最佳结构设计。聚合物材料是由较高分子量的化合物组成的材料，包括橡胶，塑料，纤维，涂料，粘合剂和聚合物基质复合材料，聚合物是生命的形式。所有的生物都可以看作是大分子的集合。聚合物复合材料的最大优点是各种材料的寿命长，如高强度，重量轻，耐高温，耐腐蚀，绝热，绝缘等[2]。

根据应用目的，选择高分子材料并使其满足复合材料的需要。高分子材料是现代工业和高新技术的重要基石，已成为国民经济和国家安全基础产业不可或缺的保证。由于高分子材料具有许多优异的性能，适合现代化生产，它们具有显着的经济效益，不受地理和气候的限制。因此，高分子材料行业取得了快速发展。是国家经济建设和国防建设发挥重要作用的四大材料，与金属，水泥，木材并列。同时，高分子科学的三大组成部分 - 高分子化学，高分子物理和高分子工程也日趋成熟。因此，大量通用高分子材料通过不断的升级，成本大大降低，使用性能有了显着提高;各种适合现代技术发展的新型聚合物材料正在涌现。宋功品等通过自制的浸胶头制备了连续长玻璃纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）复合材料[3]。他们讨论了生产工艺，玻璃纤维含量和玻璃纤维分布对复合材料性能的影响。复合材料合适加工温度是240~260℃;与传统玻璃纤维增强PBT相比，连续长玻璃纤维增强PBT复合材料中玻璃纤维的平均长度增加，复合材料综合性能提高。当玻璃纤维质量分数从20％增加到50％时，连续长玻璃纤维含量越高，复合材料的整体性能越好，复合材料的强度和模量提高了1倍，热变形温度达到234℃，颗粒和样品的表面也变得粗糙。

有人通过以碳纤维(CF)为增强体，聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）/氢化聚苯乙烯 - 丁二烯 - 苯乙烯三嵌段共聚物（SEBS）用作复合基体。制备了具有不同CF质量分数的一系列PBT/SEBS/CF复合材料。研究了CF质量分数对复合体系的力学，热学和加工性能的影响。结果表明:CF可以均匀分散在PBT/SEBS复合基体中而不聚集。随着 CF质量分数的提高，复合体系的熔体粘度，储能模量，拉伸强度和模量，弯曲强度和模量以及热稳定性均有不同程度的提高。而冲击强度则有一定程度的下降。还有人用膨胀石墨作为基体，并用硝酸铁，碳酸铵等物质对其进行改性。结合化学气相沉积工艺，原位制备石墨烯/碳纳米管复合粉末材料;通过扫描电子显微镜表征复合粉末。该发明可以制备出性能优良的石墨烯/碳纳米管复合粉体材料，该复合粉体加入到PBT中制备的复合材料具有优异的电性能。当复合粉末用量为5％时，PBT/石墨烯/碳纳米管复合材料的表面电阻可达106Ω[4]。偶联剂是指改善填料和聚合物之间界面性质的一类物质。而是加入磷酸氢钙、聚氯乙烯、氧化锆、六偏磷酸钠、磷酸钡、三氯化铁(无水)六种外加剂来改善高分子陶瓷复合材料的性能。

1.3本论文的研究内容

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