層狀硅酸鹽/聚丙烯復合材料研究進展

王瑩

摘 要：聚丙烯是一種無毒、無味的聚合物，在使用過程中是一種非常輕的材料，在水中的穩定性非常高，成型效果也很好，但是由于其收縮率比較大，因此，在使用時出現了一些問題，在這種情況下，要對這種材料的性能進行改善，這樣在以后的使用中才能獲得更好的效果。近年來，國內外對層狀硅酸鹽/聚丙烯復合材料的研究取得了很大進展，對不同層狀硅酸鹽結構和性能進行分析，無機礦物填充改性聚丙烯復合材料的應用和研究進行重視，這樣對其應用前景也能進行更好分析。對聚丙烯的性能進行改善，能更好的保證其在使用中的效果。

關鍵詞：聚丙烯；層狀硅酸鹽；復合材料

引言

作為一種熱塑性通用塑料，聚丙烯具有良好的性能，在進行生產時對機械化程度要求比較低，而且，成型收縮率比較大，沖擊韌性不高，因此，在進行應用的時候受到了很大的限制，在工程塑料中不能進行應用。層狀硅酸鹽無機礦物粒子填充聚丙烯成為了研究的熱點，其中，復合材料中的剛性粒子能夠更好的起到增韌作用，而且還不會對聚丙烯材料的剛性、耐熱性以及加工性能產生影響。層狀硅酸鹽/聚丙烯復合材料是一種非常特殊的復合材料，能夠更好的對其中層狀硅酸鹽加以利用，這樣能夠形成復合材料，復合材料在收縮率方面進行了降低，熱變形溫度得到了提升，在工業領域和家用電器領域中取得了非常好的效果。文章對層狀硅酸鹽填充聚丙烯復合材料進行分析，在應用方面進行了展望。

1 高嶺土/PP復合材料

高嶺土填充的聚丙烯在使用時具有很好的強度和韌性，同時具有很好的阻隔性，在尺寸方面比較穩定，在熱能方面也比較穩定。高嶺土呈現疏松土狀，具有一定的滑膩感，相對密度比較低，層面間能夠相互吸引，因此，其內部具有很大的內聚能，導致插層分子非常難進入。高嶺土復合材料是一種開發潛力非常高的材料，在環境工程、導電材料以及吸附材料等領域具有很好的應用前景。

對高嶺土復合材料的力學和熱力學性能進行研究，得出高嶺土復合材料并不具備聚丙烯材料的拉伸強度，因此，在這方面要進行改善，同時，要對高嶺土復合材料的沖擊強度以及彎曲強大進行提高，這樣材料在承受強大沖擊力時能夠表現出更好的性能。在聚丙烯材料中添加高嶺土能夠更好的提高其結晶溫度，能夠加快其結晶速度，促進內部的異相成核。在聚丙烯材料中添加高嶺土能夠提高其熔融溫度，對耐熱性能能夠進行提高。

很多的研究人員利用高嶺土作為表面改性對聚丙烯材料進行了改性，將改性高嶺土復合材料和未改性的高嶺土的復合材料進行對比，在缺口沖擊強度方面得到了提高，拉伸強度也得到了提高，在改性高嶺土中聚丙烯基體分散比較均勻，在結晶狀況方面也有很大的變化，因此，利用掃描量熱儀對結晶速率進行研究，能夠在比較低的溫度下誘導出聚丙烯結晶，使其結晶速率得到提高。

2 滑石粉/PP復合材料

滑石粉的化學式為：Mg3（Si4O10）（OH）2，內含MgO31.8%、SiO263.5%、H2O4.8%和微量的CaO、Fe2O3和Al2O3，密度為2.7～2.8g/cm3，在水中略顯堿性，基本形狀為片狀或鱗片狀，有滑膩感。滑石粉在所有無機填料中硬度最小，化學性質穩定，加熱至380～500℃時失去結合水，800℃以上才失去結晶水，所以在塑料應用中不僅對設備無磨損，而且穩定。采用滑石粉填充的聚丙烯復合材料耐熱性好、收縮率低、尺寸穩定性好、硬度高，已廣泛應用于汽車部件及日常用品的生產。

研究發現聚丙烯/滑石粉復合材料的拉伸強度以及彎曲強度會隨著滑石粉母料填充量增加而增大，在增加母料時，滑石粉的含量也會出現不斷增加的情況，在填充量不斷增加時，滑石粉的含量會逐漸降低，缺口沖擊強度會隨著滑石粉含量的增加也會出現逐漸降低的情況。滑石粉填充的復合材料拉伸強度、彎曲強度在相同的粒徑情況下具有更好的碳酸鈣，在這種情況下，復合材料的剛性材料能夠得到提高，在這種情況下，韌性出現了降低的情況，對于高分子材料來說，剛性越好，收縮率會出現降低的情況，變形性能逐漸降低，耐熱性也能進行提高。將好的滑石粉填充到聚丙烯中，在聚丙烯中進行滑石粉的添加也有不同粒徑和比例，這樣在性能方面也得到了提高。在聚丙烯中是否添加滑石粉對聚丙烯的性能有很大影響，在滑石粉含量不斷增加的情況下，滑石粉復合材料的拉伸強度會出現先下降后上升的情況，滑石粉的添加量要進行嚴格的控制，這樣能夠更好的提高拉伸強度。對聚丙烯次啊了的成品性能和成本進行考慮，通過不斷的對比研究得出滑石粉的填充量控制在百分之三十到四十最佳。在填料量小于一定值的時候，復合材料的強度也會受到滑石粉用量情況的影響。滑石粉填充量出現過小的情況是會導致聚丙烯基體分散濃度出現降低的情況，而且，對其韌性的增強也有不利影響。填充量過大會導致粒子間的距離出現問題，因此，界面會出現粘結缺陷，材料在使用過程中非常容易出現裂紋和塑性變形的情況，出現開裂的問題會導致材料的強度受到很大的影響。

3 蒙脫土/PP復合材料

蒙脫土是一種含水的2B1型層狀硅酸鹽粘土礦物，其結構單元主要是二維排列的Si-O四面體和二維排列的Al（或Mg）-O-OH八面體，此兩類片層的對稱性相似。由于蒙脫土獨特的結構優勢而受到研究者的青睞，蒙脫土與聚丙烯在納米尺度的復合使材料具有比重輕、耐熱性好、阻隔性、耐老化性、阻燃性優良等特點，并且復合材料具有較好的尺寸穩定性和透明性，容易回收，目前已在汽車保險桿、腳踏板、汽車內外裝飾材料上得到廣泛應用。

Yeh Wan等人在研究溫度對蒙脫土在聚丙烯接枝馬來酸酐中分散的影響時也得到了類似的結論：當混度低于170℃時，溫度的降低不利于蒙脫土的分散，因為這時的PPMA分子未有完全熔融，分子鏈的纏結較嚴重，難以插層到蒙脫土的片層間，當溫度高于170℃時，溫度的升高會使XRD的衍射角向大角方向移動，對應的蒙脫土的層間距變大，蒙脫土的分散狀態變差，因為溫度的升高會使體系的粘度降低，蒙脫土在熔融共混的過程中所受的剪切力變小，所以蒙脫土的分散效果逐漸變差。

4 結束語

聚丙烯材料是一種無毒、無色的物質，而且在強度、剛度以及硬度方面效果非常好，在使用時能夠對高溫問題進行解決，耐熱性能非常好。這種材料在使用過程中，具有很好的電性能，但是，聚丙烯材料也存在著缺點，在使用過程中如果遇到低溫的情況，其會出現變脆的問題，也非常容易老化。在很多的機械零件以及絕緣零件中有非常好的應用，因為其存在的缺點，導致其在應用過程中要對性能進行改善。作為功能型復合材料，其環保性能也非常好，可以在聚丙烯材料中添加其他物質，對其性能進行改善。層狀硅酸鹽/PP復合材料正日益引起人民的關注，開發新型的層狀硅酸鹽有機改性試劑，探究層狀硅酸鹽/PP復合材料新性能是值得關注的熱點研究課題。隨著研究的深入進展，層狀硅酸鹽/PP復合材料的種類勢必將越來越多，性能將會越來越優異，會有越來越多的層狀硅酸鹽/PP復合材料應用食品包裝、電子器件封裝、汽車塑料、航空航天新材料等新領域。

參考文獻

[1]蘇峰華，等.PP/POE/高嶺土三元復合材料的力學及熱性能[J].高分子材料科學與工程，2009，25（10）：94-97.

[2]葛亮，等.改性高嶺土復合材料性能及微觀結構[J].塑料，2011，40（4）：33-36.