二氧化硅(SiO2)的表面有机化及其在聚合物中的应用--本科毕业论文解读

3.4.5 V型缺口冲击强度的影响

将制好的的标准样条在万能制样机上切割出标准V型缺口，然后在冲击机上测试冲击性能，下图为各含量的冲击强度柱状图。而V型缺口冲击强度计算公式如下：

ak= Ak/bdk

式中： ak 为缺口试样简支梁冲击强度，kJ/m2； Ak为缺口试样吸收冲击能量，J； b为试样宽度，mm；

dk为缺口试样处缺口剩余厚度，mm。

1816冲击强度/（KJ???m-2）??14121086420012345 SiO2的含量/%

图六 PP/纳米

SiO2复合材料的V型缺口冲击强度与SiO2含量

的关系

从图中得知，当添加纳米SiO2量很微量的时候，试样的缺口冲击强度就能有很好的改善。而本次实验中材料的缺口冲击强度在纳米

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SiO2粒子的含量为2%时达到了最大值，复合材料的缺口冲击强度由纯PP的8.9KJ·m-2，提高到16.9KJ·m-2，提高的幅度为90%左右，然后随纳米SiO2粒子的增加而下降。

4.结论

本次实验研究首先是对纳米SiO2粉体进行表面有机化处理，采用的是偶联剂法，使用的是硅烷偶联剂KH550来进行相关实验。然后将改性的纳米SiO2以不同含量跟聚合物基材PP进行熔融共混制造共混材料，测试不同含量下的材料力学性能，通过对实验所得出的数据分析和对反应机理的讨论，得出以下结论：

（1）用KH550表面有机化处理纳米SiO2成功的使其表面接枝了硅烷偶联剂，达到了预期对纳米SiO2进行表面有机化改性的实验目的。在实验过程中了解到纳米SiO2最佳工艺改性条件是纳米SiO2含量为4%，硅烷偶联剂KH550百分含量为2%，改性温度110度，改性时间3小时为宜。

（2）用改性的纳米SiO2填充PP基材，通过对不同含量的分析与对比，我们知道纳米SiO2对PP的力学性能是有所提高。而且得出纳米SiO2粒子填充含量为2%，纳米SiO2/PP复合材料的综合性能是最好的，聚合物PP的增韧、增强作用也相当明显。在较小的填充范围均可使复合材料的拉伸强度、冲击强度和弯曲强度有很大的提高，而且粒子越小，增强效率越高，对聚合物工程运用提供了广泛前景。 （3）通过对PP的分析，我们可以得出纳米SiO2在聚合物中的应用发展规划。这种复合材料综合了无机材料与聚合物材料的优点，修饰

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了传统树脂材料存在的一些性能缺陷，具有很好的发展前景，尤其是在对聚合物力学性能方面的加强有明显的作用。如果要增加纳米SiO2的运用领域，应该在分子领域研究上不断对其进行改性和表面处理，进行功能化修饰，开发出性能更加好和聚合物更加匹配，性能更加适合人们需要的聚合物基纳米粒子复合材料。

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参考文献

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