聚乙烯/氧化铝复合材料形态、流变和力学性能

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.220005

摘要/Abstract

摘要：

将聚乙烯（PE）和氧化铝（AO）熔融共混制得综合性能更好的PE/AO复合材料。通过对其进行流变分析、热力学性能分析、力学性能分析、导热性能分析和断面微观结构分析，探究AO质量分数对复合材料结构及性能的影响。结果表明，随着AO质量分数的增加，复合材料逐步转为脆性材料，其弹性模量、屈服强度、导热系数、储能模量同步增加；当AO质量分数为10%时，复合材料的断裂强度为18.2 MPa，综合性能最好。

关键词: 聚乙烯, 氧化铝, 复合材料

Abstract:

Polyethylene （PE） and aluminium oxide （AO） are fused to prepare PE/AO composites with better comprehensive properties. The effect of AO mass fraction on the structure and properties of the composites is investigated by rheological analysis， thermodynamic analysis， mechanical analysis， thermal conductivity analysis and section microstructure analysis. The results show that the elastic modulus， yield strength， thermal conductivity and energy storage modulus of the composite gradually become brittle with the increase of AO mass fraction. When the AO mass fraction is 10%， the fracture strength of the composite is 18.2 MPa， and the comprehensive performance is the best.

Key words: Polyethylene, Aluminium oxide, Composites

中图分类号:

O635.1

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图/表 7

图1 PE和PE/AO复合材料的断面SEM图A， B. PE； C， D. PE/AO-5； E， F. PE/AO-10； G， H. PE/AO-20； I， J. PE/AO-30

Fig.1 SEM images of neat PE and PE/AO composites

图2 PE和PE/AO复合材料（A）第1次降温和（B）第2次升温的DSC曲线

Fig.2 （A） The first cooling and （B） the second heating DSC curves of PE and PE/A composites

表1 PE和PE/AO复合材料的热力学参数

Table 1 The thermal parameters of neat PE and PE/AO composites

样品 Samples	第1次降温 First cooling		第2次升温 Second heating
样品 Samples	结晶峰温度 T_c/℃	结晶焓 ΔH_c/（J·g^-1）	熔融温度 T_m/℃	实测熔融热焓 ΔH_m/（J·g^-1）	结晶度 X_c/%
PE	112.6	109.8	127.1	160.1	54.6
PE/AO?5	113.8	119.5	127.0	175.4	63.0
PE/AO?10	114.8	115.9	127.4	169.5	64.3
PE/AO?20	116.2	102.4	126.9	144.9	61.8
PE/AO?30	114.8	90.47	126.7	121.6	59.3

图3 PE和PE/AO复合材料的（A）储能模量G'、（B）损耗模量G″和（C）复合黏度|η*|曲线图

Fig.3 （A） Storage modulus G'，（B） loss modulus G″ and （C） complex viscosity |η*| curves of neat PE and PE/AO composites

图4 （A） PE和PE/AO复合材料的应力-应变曲线；（B）低应变区细节图

Fig.4 （A） Stress-strain curves of PE and PE/AO composites；（B） Details of stress-strain curves at low strain

表2 PE和PE/AO复合材料的拉伸力学性能

Table 2 Tensile properties of neat PE and PE/AO composites

样品 Samples	模量 Modulus/MPa	屈服强度 Yield strength/MPa	断裂强度 Breaking strength/MPa	断裂伸长率 Elongation at break/%
PE	335.2±9.8	18.9±0.1	15.5±2.5	900.5±33.1
PE/AO?5	416.0±5.3	20.6±0.2	14.2±1.8	897.3±31.5
PE/AO?10	472.0±8.5	21.8±0.1	18.2±2.9	813.9±16.6
PE/AO?20	588.7±21.3	25.7±0.1	9.6±1.5	336.2±21.4
PE/AO?30	684.4±10.8	27.1±0.4	9.1±1.2	316.9±35.3

图5 PE和PE/AO复合材料的热导图

Fig.5 The thermal mapping of PE and PE/BN composites

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