EVA復(fù)合材料的增強改性研究

發(fā)布時間：2020-06-04 16:53

【摘要】：乙烯-醋酸乙烯共聚物(Ethylene-vinyl acetate copolymer),簡稱EVA,它是類似橡膠彈性體的熱塑性塑料。EVA具有優(yōu)異的柔韌性、透明性、粘結(jié)性、耐沖擊性、耐應(yīng)力開裂性和良好的光學性能,然而較低的強度、剛性、熱穩(wěn)定性等限制了其進一步應(yīng)用。本文以竹纖維(BF)、硫酸鈣晶須(CaS04w)、馬來酸酐接枝聚烯烴為填料,對EVA進行增強改性,研究了不同含量填料對EVA性能的影響。由于天然竹纖維與EVA基體的相容性不好,因此預(yù)先用NaOH堿液對竹纖維進行處理,以改善BF與EVA間的界面結(jié)合力,并對比研究了堿處理前后竹纖維形貌和結(jié)構(gòu)的變化。實驗首先通過雙螺桿擠出機和注塑機注射成型分別制備了竹纖維/乙烯-醋酸乙烯共聚物(BF/EVA)和竹纖維/馬來酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物(BF/EVA-g-MAH),馬來酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)/EVA和馬來酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)/EVA復(fù)合材料,比較了竹纖維對EVA和EVA-g-MAH性能的影響,以及PE-g-MAH和PP-g-MAH對EVA性能的影響;然后在30wt%BF/EVA的配方基礎(chǔ)上,加入PE-g-MAH和PP-g-MAH熔融共混制備了馬來酸酐接枝聚烯烴/30wt%BF/EVA三元復(fù)合材料,研究了馬來酸酐接枝聚烯烴對30wt%BF/EVA的力學性能、斷面形貌、結(jié)晶行為和熱穩(wěn)定性的影響;最后制備了 CaS04w/EVA二元和30wt%CaSO4w/PE-g-MAH/EVA三元復(fù)合材料,采用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、熱重(TG)和差示掃描量熱(DSC)等方法觀察和表征了復(fù)合材料的形貌、結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性和結(jié)晶性能,并測試了復(fù)合材料的力學性能和熔體流動性能。研究結(jié)果表明:BF與EVA具有一定界面粘附,加入BF能提高EVA的剛性(壓縮強度、拉伸和壓縮模量),但使EVA的斷裂伸長率降低。與BF/EVA相比,BF/EVA-g-MAH復(fù)合材料的拉伸強度和斷裂伸長率有所提高,尤其是40wt%BF/EVA-g-MAH的機械性能增大明顯。相比于40wt%BF/EVA,40wt%BF/EVA-g-MAH復(fù)合材料的拉伸強度、拉伸模量、壓縮強度、壓縮模量和斷裂伸長率分別增加9.9%、11.0%、12.4%、20.2%和31.9%。BF對EVA或EVA-g-MAH的結(jié)晶有異相成核作用,EVA-g-MAH和30wt%BF/EVA-g-MAH的熱穩(wěn)定性分別高于純EVA和30wt%BF/EVA。加入PE-g-MAH和PP-g-MAH可促進BF在EVA中的均勻分散,提高純EVA和30wt%BF/EVA的拉伸和壓縮性能,同時保持復(fù)合材料相對較高的斷裂伸長率。相比PE-g-MAH,添加PP-g-MAH對EVA復(fù)合材料模量的增加程度較大。低含量PE-g-MAH和PP-g-MAH能誘導EVA結(jié)晶,提高結(jié)晶性能。熱重分析表明,添加PE-g-MAH或PP-g-MAH能夠提高EVA和30wt%BF/EVA復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性。CaS04w能較大提高EVA復(fù)合材料的剛性,2.5wt%和5wt%CaSO4w/EVA復(fù)合材料的拉伸強度較高,相比純EVA分別增大35.1%和13.5%。添加PE-g-MAH可同時提高純EVA和30wt%CaSO4w/EVA的拉伸和壓縮性能,斷裂伸長率和熔體流動速率隨PE-g-MAH含量的增加逐漸降低。DSC和XRD結(jié)果表明,晶須影響EVA結(jié)晶過程的形核和晶粒長大,PE-g-MAH和低含量CaSO4w對EVA結(jié)晶均有異相成核作用,隨含量增加會干擾EVA的結(jié)晶,降低結(jié)晶性能。CaS04w和PE-g-MAH能同時提升EVA及其復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性能。SEM結(jié)果表明,PE-g-MAH能促進CaS04w在EVA中均勻分散,減弱30wt%CaSO4w的聚集現(xiàn)象,增強三者的界面粘結(jié)。
【圖文】：

EVA復(fù)合材料的增強改性研究