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综述POM/HDPE/EVA共混物及其纳米复合材料力学研究前提


 
 
 
 
聚甲醛(POM)是一种性能优良的工程塑料,具有类似金属的硬度、强度和刚性,在很宽的温度和湿度范围内都具有很好的自润滑性、良好的耐疲劳性,并富于弹性,此外它还有较好的耐化学品性。POM以低于其他许多工程塑料的成本,正在替代一些传统上被金属所占领的市场。但是,POM存在冲击韧性低、缺口敏感性大、耐热性差等缺陷在一定程度上限制了POM在各个领域中应用范围的扩展,因此,POM改性具有重要的意义。
本文正航仪器编辑者以全方位的视角,以稳定性高、韧性较高、机械强度好的HDPE作为改性剂;以价格低廉、耐热性好、刚性高的nano-CaCO3作为添加剂;以EVA作为增容剂,通过机械共混法制备POM/EVA/HDPE共混物和POM/EVA/HDPE/nano-CaCO3纳米复合材料。从理论分析、数值模拟及实验测量三个方面全面系统的研究了聚甲醛及其共混物和其复合材料的力学性能。

POM/HDPE/EVA共混物研究
研究中,测量了POM共混体系和纳米复合体系的力学性能,包括拉伸性能、冲击性能和弯曲性能。结果表明,两个体系的拉伸强度、断裂伸长率、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量都有所下降,同时,两个体系的无缺口冲击强度分别在HDPE质量分数为6%、3%时出现峰值。填料粒子在基体中的分散和分布的均匀性以及两者之间界面的形态是导致上述现象的主要原因之一。
测试了两种体系在不同拉伸速率下其拉伸强度和拉伸模量值,结果表明拉伸速率对材料力学性能的测定具有一定的影响。拉伸速率在0~100mm/min之间测量值变化较大;速率大于100mm/min时,测量值趋于稳定。拉伸过程中聚合物材料内位错的增殖和运动是拉伸速率对拉伸强度和拉伸模量测量值造成影响的重要原因。利用ANSYS软件分别对POM/CaCO3、POM/EVA/CaCO3复合材料在拉伸载荷作用下界面应力进行模拟研究,以考察相邻的EVA粒子与CaCO3粒子对界面应力及其分布的影响。结果表明,对于POM/CaCO3复合材料中相邻碳酸钙粒子之间存在的相互作用效应,对界面应力及其分布有明显的影响。最大剪切应力区域都偏离了45°,相邻粒子之间的赤道区的界面应力较小。最大正应力发生在粒子的极点处。对于POM/EVA/CaCO3复合材料,EVA粒子与CaCO3粒子之间存在明显的应力集中,尤其是CaCO3粒子靠近EVA粒子的一侧;两粒子的最大剪切应力都偏离了45°,且呈现不对称性。最大剪切应力和最大压缩应力都发生在弹性体粒子界面上。此外,两粒子之间的相互作用对CaCO3粒子界面应力及分布的影响更大。http://www.gdyqsb.cn 
 

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