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电气石因具有压电性、远红外性及可以释放负离子等特性而具有很大的应用价值,近些年来备受欢迎。但单一的电气石限制了其被更广泛的应用,因此,许多学者将其与聚合物共混,制得电气石/聚合物复合材料。新的材料兼具二者优点,且可降低成本,具有较为深远的研究意义。由于电气石具有强极性,不易分散在非极性聚合物的基体中,导致复合材料加工困难,且会对复合材料的性能产生影响,因此需要对电气石进行表面改性。本文首先对电气石进行了表面改性,利用改性电气石分别和ABS、LLDPE、PP通过混合、挤出造粒、注塑成型后,制备出电气石/ABS复合材料、电气石/LLDPE复合材料以及电气石/PP复合材料,并对这三种复合材料的性能和结构进行了测试和表征,主要成果如下:1.电气石表面改性研究选用钛酸酯为偶联剂对电气石进行表面改性,通过实验选定了甲苯为溶剂,考察了球磨时间、改性剂用量、反应时间、改性温度、矿浆比等不同因素对实验效果的影响。分别采用了活化指数法、接触角法、亲油化度法、红外光谱分析、热重分析以及XRD等分析手段,对电气石的改性效果进行了测试和表征,最终确定了较佳的改性工艺条件。实验结果表明,改性前电气石的活化指数基本为0,改性后可高达98%;改性前接触角为91.2°,改性后为143.5°,比改性前增加了57%;改性前亲油化度接近0,改性后为66%,证明电气石表面改性的成功。XRD结果表明,电气石的表面改性,对电气石晶体结构没有造成影响。2.电气石/(ABS、LLDPE、PP)复合材料制备及性能研究将改性后的电气石与三种聚合物复合制备了三种复合材料,考察了电气石添加量(1%、2%、3%、4%、5%)(wt%,下同)对复合材料的拉伸强度、冲击强度及负离子释放量的影响,研究结果如下:(1)电气石/ABS复合材料通过实验证明,当电气石的添加量为2%时,电气石/ABS复合材料的拉伸强度最大,为45.05 MPa,比纯ABS材料增加了11%;冲击强度为31.5 KJ/m~2,比纯ABS材料增加了18%;负离子释放量为290 ions/cm~3。当添加量为3%时冲击性能最好,冲击强度为36.80 KJ/m~2,比纯ABS材料增加了38%;此时该复合材料的拉伸强度为42.60 MPa,比纯ABS材料增加了5%;负离子释放量为450ions/cm~3。(2)电气石/LLDPE复合材料当电气石添加量为2%时,电气石/LLDPE复合材料的各项指标较好,此时复合材料的拉伸强度为16.57 MPa,比纯LLDPE材料增加了3%;冲击强度为47.90 KJ/m~2,比纯LLDPE材料增加了46%;负离子释放量为280 ions/cm~3。(3)电气石/PP复合材料当电气石的添加量为3%时,电气石/PP复合材料性能较好,此时复合材料的拉伸强度为14.31 MPa,比纯PP材料增加了15%;冲击强度为32.50 KJ/m~2,比纯PP材料增加了58%;负离子释放量为420 ions/cm~3。采用SEM对复合材料的断裂截面进行形貌观察,由SEM图可以看出,改性后的电气石在聚合物基体中的分散比较均匀,没有大的团聚体,复合材料界面清晰。由以上实验结果证明,改性后电气石在聚合物基体中分散均匀,三种复合材料的拉伸强度、冲击强度及负离子释放量都有一定程度的增加,满足材料的使用要求。