课件：填料填充塑料.ppt

研究表明，填充塑料的界面粘结越好，剪切强度越高，但冲击韧性则有所下降。 因为，在填充塑料中，冲击能量的吸收和耗散，是通过填料与树脂之间的界面脱粘和填料被拔出来实现的。 韧性不好的填料与树脂，在应力作用下，容易产生裂缝，并扩展到界面，呈现脆性破裂；填料与树脂界面粘结太弱，在应力作用下，填充塑料的破坏是在产生裂缝之前，呈现界面脱粘。 根据变形层理论，在提高填料与树脂界面粘结力同时，引入容易变形的界面层，可提高填充塑料的剪切强度、抗冲击韧性及抗湿性能。 即界面层具有较低的模量(如柔软的弹性链段)，有利于界面应力松弛，有利于协调平衡上述各项性能。 从原理上讲，界面设计除了上述的力学性能匹配外，还应考虑下述因素。 1)化学性能的匹配 填料与树脂之间反应官能团的相互作用，可有意识地进行化学改性，增加或改变某种官能团。 2)酸、碱性的匹配 调节填料与树脂的酸、碱性，使之能相互作用，达到强化界面的作用。 3)热性能的匹配 热膨胀系数及导热率的匹配是保证界面应力低的基本条件。对给定的填料-树脂体系，热性能不一定匹配，可通过界面层的设计进行调整。 4)物理几何形貌的匹配 通过对填料几何形貌及比表面积进行设计，可强化界面粘结。例如，填料的超细化可增加比表面积；填料表面的粗糙化可加强与树脂的机械咬合作用。 5)物理-化学性能的匹配 树脂表面张力比填料表面张力小，有利于树脂在填料表面的包覆，易于形成完善的界面粘结。因此，在界面设计中，应注意表面能、表面张力的匹配与调整。 六）界面工程 填充塑料属于树脂基复合材料。近年来对复合材料界面重要性认识及界面理论研究的深化。提出了复合材料界面工程这一概念。 复合材料涉及范围很广，诸如金属基复合材料、陶瓷基复合材料、树脂基复合材料。所涉及的界面工程学大同小异，有许多基本共同点。 图中将影响复合材料界面效应的因素与复合材料性能，用方框图形式关联起来，概括出复合材料界面工程的内容，供填充塑料参考。 由图可知，复合材料界面工程是一个系统工程，它包含了宏观因素控制和微观结构设计，探讨了宏观性能效应和应用效能。 从原材料到复合工艺，环境条件，以及与性能和应用之间的关系等进行研究。 按系统工程的观点对填充塑料界面进行深入研究，更好地促进界面理论的研究，改善复合工艺，提高填充塑料的性能。 树脂基复合材料界面工程是材料科学中的一个新兴领域，还不成熟，有许多问题值得探讨，还有很多问题值得争论。 树脂基复合材料界面工程非常重要，不仅可指导橡胶、塑料行业中的改性工作和产品生产，而且是复合材料在高新技术及尖端技术领域应用的可靠保证。 THANK YOU SUCCESS * * 可编辑 一）界面的形成 二）界面的结构 三）界面的作用 四）界面的破坏机理 五）界面设计 六）填料及树脂的表面处理 七）界面工程 一）界面的形成 填料与树脂界面的形成分两个阶段： 第一阶段，填料与树脂的接触及浸润。 无机填料多为高能表面物质，树脂则为低能表面物质。要使填料表面被树脂良好地浸润，先要对填料表面进行改性处理，降低填料表面的表面能，填料才能被树脂良好地浸润。 第二阶段，树脂的固化。 热塑性树脂，固化过程为物理变化，即树脂由熔融态冷却而凝固；热固性树脂，固化过程除物理变化外，同时还依靠本身官能团之间或借助固化剂，进行化学反应。 填料表面的组成与树脂表面的组成不同。制造填充塑料时，两者表面的接触，在填料与树脂之间形成一个新的界面区。 受选择性吸附，固化过程的物理、化学变化等因素的影响，在界面区形成的组成和结构与填料和树脂本体不相同(如图所示)。 二）界面的结构 最初，人们认为填充塑料的界面是二维边界。但研究证实，填料与树脂界面既不是简单结合的二维边界，也不是单分子层，而是包含着两相表面之间过渡区而形成的三维界面相。 在界面相区域里，化学组分、分子排列、热性能、力学性能等，是渐变的，也可以是突变的。 界面区结构复杂变化的原因如下。 1、界面区树脂的密度 填料表面吸附作用，使界面区的树脂密度与树脂本体有所差异。 通常在填料表面排列的聚合物分子比本体更紧密，形成所谓“拘束层”，分子排列紧密程度随远离填料表面而逐渐下降，直至与树脂本体密度一致。 2、界面区树脂的交联度 热固性树脂固化过程中，填料表面的官能团种类和酸碱性都会对固化