层状硅酸盐/聚丙烯复合材料研究进展
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摘 要：聚丙烯是一种无毒、无味的聚合物，在使用过程中是一种非常轻的材料，在水中的稳定性非常高，成型效果也很好，但是由于其收缩率比较大，因此，在使用时出现了一些问题，在这种情况下，要对这种材料的性能进行改善，这样在以后的使用中才能获得更好的效果。近年来，国内外对层状硅酸盐/聚丙烯复合材料的研究取得了很大进展，对不同层状硅酸盐结构和性能进行分析，无机矿物填充改性聚丙烯复合材料的应用和研究进行重视，这样对其应用前景也能进行更好分析。对聚丙烯的性能进行改善，能更好的保证其在使用中的效果。
关键词：聚丙烯；层状硅酸盐；复合材料
引言
作为一种热塑性通用塑料，聚丙烯具有良好的性能，在进行生产时对机械化程度要求比较低，而且，成型收缩率比较大，冲击韧性不高，因此，在进行应用的时候受到了很大的限制，在工程塑料中不能进行应用。层状硅酸盐无机矿物粒子填充聚丙烯成为了研究的热点，其中，复合材料中的刚性粒子能够更好的起到增韧作用，而且还不会对聚丙烯材料的刚性、耐热性以及加工性能产生影响。层状硅酸盐/聚丙烯复合材料是一种非常特殊的复合材料，能够更好的对其中层状硅酸盐加以利用，这样能够形成复合材料，复合材料在收缩率方面进行了降低，热变形温度得到了提升，在工业领域和家用电器领域中取得了非常好的效果。文章对层状硅酸盐填充聚丙烯复合材料进行分析，在应用方面进行了展望。
1 高岭土/PP复合材料
高岭土填充的聚丙烯在使用时具有很好的强度和韧性，同时具有很好的阻隔性，在尺寸方面比较稳定，在热能方面也比较稳定。高岭土呈现疏松土状，具有一定的滑腻感，相对密度比较低，层面间能够相互吸引，因此，其内部具有很大的内聚能，导致插层分子非常难进入。高岭土复合材料是一种开发潜力非常高的材料，在环境工程、导电材料以及吸附材料等领域具有很好的应用前景。
对高岭土复合材料的力学和热力学性能进行研究，得出高岭土复合材料并不具备聚丙烯材料的拉伸强度，因此，在这方面要进行改善，同时，要对高岭土复合材料的冲击强度以及弯曲强大进行提高，这样材料在承受强大冲击力时能够表现出更好的性能。在聚丙烯材料中添加高岭土能够更好的提高其结晶温度，能够加快其结晶速度，促进内部的异相成核。在聚丙烯材料中添加高岭土能够提高其熔融温度，对耐热性能能够进行提高。
很多的研究人员利用高岭土作为表面改性对聚丙烯材料进行了改性，将改性高岭土复合材料和未改性的高岭土的复合材料进行对比，在缺口冲击强度方面得到了提高，拉伸强度也得到了提高，在改性高岭土中聚丙烯基体分散比较均匀，在结晶状况方面也有很大的变化，因此，利用扫描量热仪对结晶速率进行研究，能够在比较低的温度下诱导出聚丙烯结晶，使其结晶速率得到提高。
2 滑石粉/PP复合材料
滑石粉的化学式为：Mg3（Si4O10）（OH）2，内含MgO31.8%、SiO263.5%、H2O4.8%和微量的CaO、Fe2O3和Al2O3，密度为2.7～2.8g/cm3，在水中略显碱性，基本形状为片状或鳞片状，有滑腻感。滑石粉在所有无机填料中硬度最小，化学性质稳定，加热至380～500℃时失去结合水，800℃以上才失去结晶水，所以在塑料应用中不仅对设备无磨损，而且稳定。采用滑石粉填充的聚丙烯复合材料耐热性好、收缩率低、尺寸稳定性好、硬度高，已广泛应用于汽车部件及日常用品的生产。
研究发现聚丙烯/滑石粉复合材料的拉伸强度以及弯曲强度会随着滑石粉母料填充量增加而增大，在增加母料时，滑石粉的含量也会出现不断增加的情况，在填充量不断增加时，滑石粉的含量会逐渐降低，缺口冲击强度会随着滑石粉含量的增加也会出现逐渐降低的情况。滑石粉填充的复合材料拉伸强度、弯曲强度在相同的粒径情况下具有更好的碳酸钙，在这种情况下，复合材料的刚性材料能够得到提高，在这种情况下，韧性出现了降低的情况，对于高分子材料来说，刚性越好，收缩率会出现降低的情况，变形性能逐渐降低，耐热性也能进行提高。将好的滑石粉填充到聚丙烯中，在聚丙烯中进行滑石粉的添加也有不同粒径和比例，这样在性能方面也得到了提高。在聚丙烯中是否添加滑石粉对聚丙烯的性能有很大影响，在滑石粉含量不断增加的情况下，滑石粉复合材料的拉伸强度会出现先下降后上升的情况，滑石粉的添加量要进行严格的控制，这样能够更好的提高拉伸强度。对聚丙烯次啊了的成品性能和成本进行考虑，通过不断的对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时候，复合材料的强度也会受到滑石粉用量情况的影响。滑石粉填充量出现过小的情况是会导致聚丙烯基体分散浓度出现降低的情况，而且，对其韧性的增强也有不利影响。填充量过大会导致粒子间的距离出现问题，因此，界面会出现粘结缺陷，材料在使用过程中非常容易出现裂纹和塑性变形的情况，出现开裂的问题会导致材料的强度受到很大的影响。
3 蒙脱土/PP复合材料
蒙脱土是一种含水的2B1型层状硅酸盐粘土矿物，其结构单元主要是二维排列的Si-O四面体和二维排列的Al（或Mg）-O-OH八面体，此两类片层的对称性相似。由于蒙脱土独特的结构优势而受到研究者的青睐，蒙脱土与聚丙烯在纳米尺度的复合使材料具有比重轻、耐热性好、阻隔性、耐老化性、阻燃性优良等特点，并且复合材料具有较好的尺寸稳定性和透明性，容易回收，目前已在汽车保险杆、脚踏板、汽车内外装饰材料上得到广泛应用。
Yeh Wan等人在研究温度对蒙脱土在聚丙烯接枝马来酸酐中分散的影响时也得到了类似的结论：当混度低于170℃时，温度的降低不利于蒙脱土的分散，因为这时的PPMA分子未有完全熔融，分子链的缠结较严重，难以插层到蒙脱土的片层间，当温度高于170℃时，温度的升高会使XRD的衍射角向大角方向移动，对应的蒙脱土的层间距变大，蒙脱土的分散状态变差，因为温度的升高会使体系的粘度降低，蒙脱土在熔融共混的过程中所受的剪切力变小，所以蒙脱土的分散效果逐渐变差。
4 结束语
聚丙烯材料是一种无毒、无色的物质，而且在强度、刚度以及硬度方面效果非常好，在使用时能够对高温问题进行解决，耐热性能非常好。这种材料在使用过程中，具有很好的电性能，但是，聚丙烯材料也存在着缺点，在使用过程中如果遇到低温的情况，其会出现变脆的问题，也非常容易老化。在很多的机械零件以及绝缘零件中有非常好的应用，因为其存在的缺点，导致其在应用过程中要对性能进行改善。作为功能型复合材料，其环保性能也非常好，可以在聚丙烯材料中添加其他物质，对其性能进行改善。层状硅酸盐/PP复合材料正日益引起人民的关注，开发新型的层状硅酸盐有机改性试剂，探究层状硅酸盐/PP复合材料新性能是值得关注的热点研究课题。随着研究的深入进展，层状硅酸盐/PP复合材料的种类势必将越来越多，性能将会越来越优异，会有越来越多的层状硅酸盐/PP复合材料应用食品包装、电子器件封装、汽车塑料、航空航天新材料等新领域。
参考文献
[1]苏峰华，等.PP/POE/高岭土三元复合材料的力学及热性能[J].高分子材料科学与工程，2009，25（10）：94-97.
[2]葛亮，等.改性高岭土复合材料性能及微观结构[J].塑料，2011，40（4）：33-36.