线性低密度聚乙烯

5期张彦奇等:LLDPEΠ纳米SiO2复合材料的力学性能和光学性能研究685

当SiO2含量较低时,粒子聚集体小且均匀,易于在基体中移动,这就部分抵消了它对基体变形能

力的负面影响;而且,粒子对应力的均匀分布作用也减少了粒子间单个分子链断裂的几率.为此,试样的断裂伸长与基体基本保持一致.随着SiO2含量的增加,大的粒子聚集体数量增多,在基体中的迁移困难且应力集中作用增强,同时这些大的聚集体本身在应力作用下就容易破坏,故而复合材料的断裂伸长率大幅度下降.

SiO2含量的关4.,弹性模量2SiO2对基体所起的

.

Fig.2　Effectofnano2SiO2contentonimpactstrengthofcom

posites

Fig.3　Effectofnano2SiO2contentontensilestrengthandelongationatbreakofcomposites

■Tensilestrength(MPa);▲Elongationatbreak(%)

Fig.4　Effectofnano2SiO2contentonmodulusofcomposites

含量较低时,复合材料的断裂伸长率基本保持不变;当含量超过3phr时,才有明显的降低.

[10]

在LLDPEΠ纳米SiO2复合材料中,如上述,纳米SiO2粒子和基体分子链通过界面层的作用联接在一起形成了三维网状结构,其中SiO2粒子起到了交联点的作用.材料受到拉伸应力作用时,交联点可以起到均匀分布应力的作用,减少了整体的破坏.而且,纳米SiO2粒子尺寸很小,大伸长时易于在基体中移动,而这种移动可更有效地起到应力分配的作用.因此,上述应力的分散作用是低SiO2含量时复合材料拉伸强度提高的主要原因.当体系中纳米SiO2含量较高时,由于界面缺陷增多导致界面强度降低以及弱聚集体数目的增加,复合材料的拉伸强度降低.断裂伸长率的变化一方面是由于SiO2的刚性很大,不易变形,在应力作用下复合材料的伸长主要由基体承受,高分

[12]

子的实际伸长要大于表观伸长;同时,由于SiO2对基体分子链的束缚作用,使其变形能力减弱.所以,复合材料的断裂伸长要低于基体树脂.

213　LLDPEΠ纳米SiO2复合材料的光学性能

研究21311　红外吸收性能　　保温性能是评价农业和园艺覆盖材料性能的一个重要指标.通常,薄膜覆盖的地面,其热量主要以热辐射的形式耗散.根据普朗克定律,常温下物体热辐射波长主要集中在7～11μm,即远红外区.因此,提高薄膜对这一波段红外线的吸收能力是改善薄膜保温性的主要途径.

图5为相同膜厚、不同SiO2含量LLDPEΠ纳米SiO2复合材料7～11μm红外吸收率与纳米SiO2

含量之间的关系.由图可知,随着纳米SiO2含量的增加,薄膜对7～11μm红外线的吸收能力显著提高.这是由于SiO2骨架中的Si—O键在911μm处有一个很强的吸收振动峰

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;此外,纳米SiO2

粒子的小尺寸效应和表面界面效应使其在红外光

[14]

场的作用下存在红外吸收带的宽化效应.因此,与常规填料相比,加入很少量的纳米SiO2,复合材料薄膜对长波红外线的吸收能力就明显增