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聚甲醛/高密度聚乙烯/相容剂共混材料性能的研究

作 者: 邓文娟
导 师: 戴文利
学 校: 湘潭大学
专 业: 高分化学与物理
关键词: 聚甲醛 高密度聚乙烯 相容剂 摩擦磨损性能 相容性
分类号: TB332
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要


聚甲醛(POM)的改性研究一直都是学术和工业上所关心的问题。本论文通过添加高密度聚乙烯(HDPE)对聚甲醛进行改性,并通过加入相容剂来对POM/HDPE共混体系进行增容作用。本论文采用HDPE作为改性剂与POM在双螺杆挤出机中熔融共混,主要讨论了HDPE和相容剂的加入及其用量对POM的力学性能、摩擦磨损性能相容性以及结晶性的影响。通过拉伸和冲击实验考察了POM/HDPE/相容剂共混体系的力学性能;通过摩擦系数和磨损量的测量及磨损表面形貌的分析对POM摩擦磨损性能进行了研究。并用差示扫描量热(DSC)分析了其结晶性能。摩擦磨损性能的研究结果显示:HDPE的加入可以有效地提高POM的摩擦磨损性能。在摩擦磨损过程中HDPE产生的磨屑粒子阻隔了对偶面与POM基体的接触,有效的减少了摩擦热的产生以及磨损表面温度的提高,从而提高了其摩擦磨损性能。当往POM/HDPE共混物中添加不同相容剂时,共混体系的磨损量均下降,当添加的相容剂为EAA(乙烯丙烯酸共聚物)和EAA/ACR(丙烯酸酯共聚物)时,共混体系的摩擦系数有所减小,而当相容剂为ACR和EVA(乙烯醋酸乙烯共聚物)时,摩擦系数增大。因此,相容剂的加入在一定程度上提高了POM/HDPE共混体系的摩擦磨损性能。当POM/HDPE/EAA=90/10/2时,共混体系的摩擦磨损性能达到最佳值,即摩擦系数为0.082,磨损量14.5 mg。POM和HDPE属于不相容体系,两相间的相容性极差。POM/HDPE共混体系中HDPE粒子呈不规则形状,大小不等且分布不均,颗粒与基体间有明显的拔脱现象。往POM/HDPE共混体系中加入相容剂EAA后,HDPE粒子分散更加均匀且颗粒细小,并呈球状,使其不仅增大了基体与分散相粒子间的接触面积,而且减小了粒子间的间距,说明EAA的加入改善POM与HDPE之间的相容性。HDPE的加入对POM的拉伸强度和缺口冲击强度有很大的影响,并随着HDPE的加入量的增加而迅速减小。在本实验的研究范围内,当往一定质量比的POM/HDPE共混物中添加不同种类的相容剂时,得到相容剂EAA对其共混体系的力学性能的改善效果最好,当POM/HDPE/EAA=90/10/2时,共混体系的综合力学性能最优。DSC降温曲线表明,HDPE和相容剂的加入有利于POM结晶的进行,但对其结晶温度影响不大。热稳定性结果表明,HDPE和EAA的加入对POM有一定的热稳定性作用。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 引言  9-20
  1.1 聚甲醛及其研究进展  9-12
    1.1.1 聚甲醛的概况  9
    1.1.2 聚甲醛的结构及性能  9-10
    1.1.3 聚甲醛的发展及现状  10-12
  1.2 聚甲醛的改性  12-18
    1.2.1 聚甲醛的摩擦磨损性能改性  12-15
    1.2.2 聚甲醛共混体系的增容  15-18
  1.3 聚甲醛改性中存在的问题  18
  1.4 本论文的研究思路和主要研究内容  18-20
第2章 POM/HDPE 共混材料结构与性能的研究  20-28
  2.1 前言  20
  2.2 实验部分  20-22
    2.2.1 实验材料  20
    2.2.2 实验仪器及设备  20-21
    2.2.3 试样的制备  21
    2.2.4 性能测试  21-22
  2.3 结果与讨论  22-27
    2.3.1 POM/HDPE 共混物的力学性能  22-23
    2.3.2 POM/HDPE 共混物的摩擦磨损性能  23-25
    2.3.3 共混物脆断面形貌分析  25-26
    2.3.4 DSC 分析  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章 POM/HDPE/相容剂共混材料结构和性能的研究  28-36
  3.1 前言  28
  3.2 实验部分  28-30
    3.2.1 实验原料及仪器设备  28-29
    3.2.2 试样制备  29
    3.2.3 性能测试  29-30
  3.3 结果与讨论  30-35
    3.3.1 共混物的力学性能  30-31
    3.3.2 共混物的摩擦磨损性能  31-33
    3.3.3 共混物的脆断面形貌分析  33-34
    3.3.4 DSC 分析  34-35
  3.4 本章小结  35-36
第4章 POM/HDPE/EAA 复合材料结构和性能的研究  36-43
  4.1 前言  36
  4.2 实验部分  36-37
    4.2.1 实验材料及设备  36
    4.2.2 试样制备  36
    4.2.3 性能测试  36-37
  4.3 结果与讨论  37-42
    4.3.1 共混物的力学性能  37-38
    4.3.2 共混物的摩擦磨损性能  38-39
    4.3.3 DSC 分析  39-40
    4.3.4 共混体系的热失重分析(TGA)  40-42
  4.4 本章小结  42-43
第5章 结论与展望  43
结论  43-44
展望  44-45
参考文献  45-50
致谢  50-51
攻读硕士学位期间发表的论文  51

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 非金属复合材料
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