高岭土是一种较为常见的铝硅酸盐矿物,目前主要在造纸、陶瓷、涂料等领域得到应用,在橡胶中主要用作填充剂,也有一定增强作用,而在塑料中的应用还较为有限。高岭土作为塑料及橡胶的填充材料有其优势之处,可提高电绝缘性能,另一方面它对红外及紫外光等微波具有较强的吸收能力,可以改善聚合物的耐紫外光辐射的老化性能。

近年来,汽车上聚丙烯复合材料的用量增长迅速,已成为汽车塑料中最大的一个品种,但聚丙烯本身具有的耐候性差的缺点对其在汽车中的应用是一大障碍。通过加入昂贵的抗紫外线剂又会导致成本上升,如采用价格低廉的功能性填料则可做到性能、价格两方面兼顾。高岭土表面用钛酸酯偶联剂在高速捏合机中进行处理,处理剂用量为高岭土用量的1%。将高岭土按一定配比与PPJ740粒料于高速搅拌机内预混合,预混料经双螺杆挤出机挤出造粒,在注塑机中注塑成标准样条。样条经紫外灯照射48h、96h、144h后进行性能测试并与未辐照样条进行对比。

PP/高岭土复合材料拉伸屈服强度值同紫外线照射时间的关系。可看出,未经辐照时,高岭土的加入导致PP的拉伸屈服强度值略有降低,但纯PP受紫外线辐照后拉伸屈服强度下降幅度很大,PP/

高岭土复合材料的强度损失很小,即使只添加10%(质量分数)的高岭土也能基本保持PP的拉伸强度。所以,辐照后的复合材料拉伸强度高于纯PP的拉伸强度值。

通常,无机填料对紫外线都有部分吸收作用,因此,对于聚丙烯这一类易光降解的聚合物都有一定的抗紫外线功能。将高岭土同其他两种常用的聚丙烯填充材料碳酸钙(CaCO3)、滑石粉的抗紫外线功能做了对比,可以看出,3种填料在填充质量分数达到30%以上时都能增强聚丙烯的抗紫外线功能。经过长时间紫外线辐照后,PP/高岭土复合材料的强度、刚度、韧性及伸长率的保持率都高于其他两种填充材料,三者之中碳酸钙的抗紫外线功能最差。

从以上实验结果可得出如下结论:

PP/高岭土复合材料具有优越的耐紫外线照射性能。高岭土对于提高聚丙烯抗紫外线能力优于其他普通填料,如碳酸钙和滑石粉。

高岭土的加入会明显降低聚丙烯的韧性和断裂伸长率,基本保持聚丙烯的拉伸强度和弯曲强度,大幅度提高聚丙烯的弯曲模量。经过长期耐候实验后。PP/高岭土复合材料的强度、刚度、韧性、断裂伸长率等各方面力学性能均优于纯PP。

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