偶聯(lián)劑/潤滑劑對(duì)HDPE竹粉復(fù)合材料流變性能研究

官冬玲 楊文斌 宋劍斌

摘 要： 本文通過熔融共混方法制備高密度聚乙烯（HDPE）/竹粉/復(fù)合材料，研究了偶聯(lián)劑和潤滑劑對(duì)復(fù)合材料的Payne效應(yīng)和似固體行為的影響。結(jié)果表明，鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量對(duì)竹塑復(fù)合材料G及G應(yīng)變依賴性并沒有多大影響；對(duì)竹塑復(fù)合材料體系內(nèi)部微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。隨著鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量的變大，低頻區(qū)G對(duì)頻率的依賴性慢慢變大，第二平臺(tái)現(xiàn)象慢慢變得不明顯。此外鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量的變化還影響G及tanδ的值，但對(duì)η*及G的影響不大。潤滑劑的加入對(duì)竹塑復(fù)合材料Payne效應(yīng)敏感性沒有太大影響。

關(guān)鍵詞： 竹粉；高密度聚乙烯；Payne效應(yīng)；似固體行為；偶聯(lián)劑；潤滑劑

中圖分類號(hào)： TQ321.5 [HT5H]文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 10084738（2014）01009406

偶聯(lián)劑在改善竹纖維與HDPE間的界面相容性方面具有重要的作用。鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑同時(shí)具有鈦系、鋁系偶聯(lián)劑的特點(diǎn)，具有更大的優(yōu)越性。鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑依靠自身所帶的兩種不同極性的化學(xué)結(jié)構(gòu)，不僅能改善竹粉與HDPE的界面相容性，使兩者間產(chǎn)生較為穩(wěn)固的界面，還能起到活化竹粉表面的作用，降低竹粉間團(tuán)聚現(xiàn)象，促進(jìn)分子鏈段運(yùn)動(dòng)。由于復(fù)合材料體系中出現(xiàn)的Payne效應(yīng)及第二平臺(tái)現(xiàn)象，都是由復(fù)合材料內(nèi)部出現(xiàn)非均相結(jié)構(gòu)所引起的。而復(fù)合材料體系的粒子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的難易程度受到兩方面因素的影響，粒子參數(shù)以及粒子與基體間的界面作用力[1][2]。偶聯(lián)劑通過影響粒子間作用及粒子與基體間的界面作用力，從而影響了復(fù)合材料體系Payne效應(yīng)及第二平臺(tái)現(xiàn)象。從另一方面來看，偶聯(lián)劑的加入，同時(shí)也會(huì)使得復(fù)合材料的黏度急劇增加，導(dǎo)致材料制備過程困難加大。為提高樹脂體系流動(dòng)性，弱化聚合物與模具和料筒間的摩擦，改善制品的外觀和光澤，常加入一定量的潤滑劑。潤滑劑在樹脂加工過程中起到提高熔體流動(dòng)性，降低加工過程中注塑的阻力，延長設(shè)備壽命及減少加工時(shí)耗等作用。

本實(shí)驗(yàn)基于HDPE/竹粉復(fù)合材料體系，通過鈦酸酯/硬脂酸鈣等助劑，深入探討復(fù)合材料的Payne效應(yīng)及第二平臺(tái)現(xiàn)象，研究其對(duì)材料流變性能的影響，為竹塑復(fù)合材料后期加工以及配比優(yōu)化提供一定的理論依據(jù)，具有重要的意義。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備

高密度聚乙烯，DMDA-8008，中國石油天然氣股份有限公司獨(dú)山子公司生產(chǎn)；竹粉，80目，臨安市明珠竹木粉有限公司；鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑，重慶市嘉世泰化工有限公司；抗氧劑1010，上海百艷實(shí)業(yè)有限公司；硬脂酸鈣，天津市永大化學(xué)試劑開發(fā)中心；旋轉(zhuǎn)流變儀：HAAKE MARS，賽默飛世爾科技有限公司。

1.2 制備方法

熔融共混前，將竹粉放入100℃干燥箱中干燥24 h，然后按一定比例將HDPE、竹粉和各種助劑放入密煉機(jī)中共混10 min，溫度為170℃。然后將共混物粉碎，用注塑機(jī)（HY500， 寧波海鷹塑料機(jī)械有限公司）注塑成標(biāo)準(zhǔn)試樣。HDPE、竹粉以及各種助劑等比例如表1所示。

2 結(jié)果與討論

2.1 偶聯(lián)劑

2.1.1 偶聯(lián)劑含量對(duì)材料“Payne”效應(yīng)的影響

圖1顯示的是150℃時(shí)鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑用量對(duì)竹塑復(fù)合材料G應(yīng)變依賴性的影響。由圖中可見，不同鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量對(duì)竹塑復(fù)合材料G應(yīng)變依賴性并沒有多大影響，即對(duì)復(fù)合材料的Payne效應(yīng)敏感性沒有影響。偶聯(lián)劑含量不同僅對(duì)G的值產(chǎn)生影響，當(dāng)Φ=2%時(shí)，G的值最大，當(dāng)Φ>2%時(shí)，G的值變小，并且趨于相同。由于G值的大小是由復(fù)合材料體系中有效體積分?jǐn)?shù)增加或者是粒子網(wǎng)格結(jié)構(gòu)重建引起的，說明鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑的加入確實(shí)起到了改善復(fù)合材料體系內(nèi)部微結(jié)構(gòu)的作用，其中包括改善竹粉與HDPE之間的界面相容性，使粒子與基體間形成較為穩(wěn)固的界面，還包括改善竹粉表面活性，使其能吸附更多的HDPE，使竹粉與HDPE之間接觸更好。在國內(nèi)對(duì)偶聯(lián)劑的作用研究當(dāng)中，許鑫華等人通過研究影響玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧發(fā)泡復(fù)合材料性能的各項(xiàng)因素而得出結(jié)論，偶聯(lián)劑KH-550可以明顯起到增強(qiáng)纖維的效果[3]。隨著鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑加入量的提高，Φ>2%后，竹塑復(fù)合材料的熔體流動(dòng)性變好，G值下降，但當(dāng)再增加Φ之后，G的值便幾乎不變。這表明鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑的加入量不是越大越好，加入量要選擇一個(gè)較為合適的值，否則不僅起不到更好的作用，反而導(dǎo)致浪費(fèi)，甚至有可能因?yàn)檫^量沒有發(fā)揮作用的偶聯(lián)劑的存在而阻礙復(fù)合體系熔體流動(dòng)。圖2中顯示的是150℃時(shí)鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑用量對(duì)竹塑復(fù)合材料G”應(yīng)變依賴性的影響。由圖中可見，不同鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量對(duì)竹塑復(fù)合材料G”應(yīng)變依賴性并沒有多大影響，同G的應(yīng)變依賴性幾乎相同。

2.1.2 偶聯(lián)劑含量為5%時(shí)竹塑復(fù)合體系溫度與Payne效應(yīng)

圖3是當(dāng)鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑用量為5%時(shí)，溫度對(duì)于竹塑復(fù)合材料的Payne效應(yīng)敏感性的影響。 由圖中可見，溫度對(duì)復(fù)合材料的Payne效應(yīng)敏感性沒有起到明顯影響，只是對(duì)G及G的值起到影響。隨著溫度升高，復(fù)合材料體系的G與G值都減小，但其隨頻率的依賴性變化不大。這是由于隨著溫度升高，各種助劑都處于融熔狀態(tài)了，也幫助了熔體流動(dòng)。而且復(fù)合材料體系內(nèi)部分子鏈段運(yùn)動(dòng)加劇，也改善了熔體流動(dòng)性能，使復(fù)合材料流動(dòng)性變好。

2.1.3 160℃時(shí)不同偶聯(lián)劑含量對(duì)似固體行為的影響

圖4是160℃下不同鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量對(duì)竹塑復(fù)合材料G頻率依賴性的影響。由圖中可見，高頻區(qū)G隨頻率的增大而呈線性增大。在低頻區(qū)G對(duì)頻率的敏感性變小，隨頻率的變化較為緩慢，出現(xiàn)第二平臺(tái)，竹塑復(fù)合材料體系表現(xiàn)出了似固體行為，且隨著鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量變化的影響，第二平臺(tái)出現(xiàn)的平緩區(qū)也發(fā)生了變化，這表明鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑確實(shí)對(duì)竹塑復(fù)合材料體系內(nèi)部微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，并且復(fù)合材料體系內(nèi)部的粒子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化也與偶聯(lián)劑的含量有著密切關(guān)系。endprint

在高頻區(qū)域，幾條曲線幾乎重合在一起。但在低頻區(qū)，出現(xiàn)了明顯的差別。隨著鋁鈦復(fù)合材料含量的增加，竹塑復(fù)合材料體系對(duì)“第二平臺(tái)”的敏感性降低。在Φ=2%時(shí)，竹塑復(fù)合材料體系的第二平臺(tái)最明顯，非線性區(qū)域最寬。Φ=5%時(shí)，竹塑復(fù)合材料體系的第二平臺(tái)區(qū)最不明顯，G在低頻區(qū)幾乎呈線性增長，非線性區(qū)很窄。并且在低頻區(qū)域，Φ=5%時(shí)G的值最小，隨著頻率不斷變大，在高頻區(qū)域，Φ=5%的G值最大。

由圖中表明，鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量對(duì)竹塑復(fù)合材料似固體行為具有一定的影響。并且隨著Φ的增加，似固體行為越不明顯。這可能是由于偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)含有化學(xué)性質(zhì)不同的兩個(gè)官能團(tuán)，一邊能與竹質(zhì)材料表面的親水基團(tuán)發(fā)生作用，形成氨酯鍵，一邊能同HDPE發(fā)生高分子聚合反應(yīng)，產(chǎn)生物理纏結(jié)，從而改善加強(qiáng)了竹粉與HDPE之間的界面作用力。因此當(dāng)體系中鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑的含量增加時(shí)，降低了復(fù)合材料體系內(nèi)部竹粉間的凝聚，減少團(tuán)聚現(xiàn)象的產(chǎn)生。同時(shí)偶聯(lián)劑又起到活化粒子表面的作用，使得粒子表面吸附更多的基體，從而加強(qiáng)了粒子與基體間界面。所以，隨著鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量的加大，復(fù)合材料體系在低頻區(qū)域?qū)Φ诙脚_(tái)的敏感度降低。

在低頻區(qū)Φ=5%的G值最小，是由于鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑用量比較大，改善了竹粉與塑料之間的界面，提高熔體流動(dòng)，所以G值最小。G的大小與體系中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有著很密切的關(guān)聯(lián)，它的增加表明了填料內(nèi)部有效體積分?jǐn)?shù)的增加或者是出現(xiàn)了粒子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重建[4]。在小應(yīng)變的長時(shí)間作用下，偶聯(lián)劑起到了活化粒子表面的作用，使聚合物能與填料表面發(fā)生更密切的接觸，增加了體系的有效體積分?jǐn)?shù)，因此在高頻區(qū)域，Φ=5%的G值最大。

圖5是160℃下不同鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量對(duì)竹塑復(fù)合材料G頻率依賴性的影響。由圖中可見，G隨著頻率的增加幾乎呈線性增加，在低頻區(qū)并沒有出現(xiàn)第二平臺(tái)。并且隨著鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量的增加，lgG-lgω曲線都相互重合在一起。這表明G比G在表現(xiàn)鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量對(duì)G頻率依賴性方面更為敏感，且偶聯(lián)劑的含量并沒有影響到G的頻率依賴性。

2.2 潤滑劑

2.2.1 潤滑劑含量對(duì)Payne效應(yīng)的影響

圖8是150℃時(shí)硬酯酸鈣含量對(duì)竹塑復(fù)合材料體系G的應(yīng)變依賴性的影響。由圖中可見，小應(yīng)變下，G的值比較穩(wěn)定不變，后隨著應(yīng)變不斷加大，材料的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受到破壞，G突然出現(xiàn)下降，即復(fù)合材料體系出現(xiàn)了Payne效應(yīng)。由圖中可見，硬酯酸鈣含量的不同對(duì)竹塑復(fù)合材料的Payne效應(yīng)敏感性沒有明顯影響，僅對(duì)G的值產(chǎn)生影響。

2.2.2 180℃時(shí)不同潤滑劑含量對(duì)似固體行為的影響

3 結(jié)論

本文主要研究了鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑及潤滑劑硬脂酸鈣對(duì)竹塑復(fù)合材料對(duì)Payne效應(yīng)及似固體行為的敏感性，即對(duì)G， G， η*，tan δ等動(dòng)態(tài)流變參數(shù)的頻率及應(yīng)變依賴性進(jìn)行研究，主要得到以下結(jié)論：

（1）不同鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量對(duì)竹塑復(fù)合材料G及G應(yīng)變依賴性并沒有多大影響，即對(duì)復(fù)合材料的Payne效應(yīng)敏感性沒有影響。溫度對(duì)于竹塑復(fù)合材料的Payne效應(yīng)敏感性并沒有明顯的影響，僅能影響G及G的值。鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑確實(shí)對(duì)竹塑復(fù)合材料體系內(nèi)部微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，并且復(fù)合材料體系內(nèi)部的粒子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化也與偶聯(lián)劑的含量有著密切關(guān)系。隨著鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量的變大，低頻區(qū)G對(duì)頻率的依賴性慢慢變大，第二平臺(tái)現(xiàn)象慢慢變得不明顯。此外鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量的變化還影響G及tanδ的值， 但對(duì)η*及G的影響不大。溫度對(duì)G，G及η*的頻率依賴性并沒有多大影響，但是對(duì)tanδ的頻率依賴性存在影響。tanδ隨著頻率呈曲線變化，且在低頻區(qū)出現(xiàn)了一個(gè)峰值。

（2）滑劑的加入對(duì)竹塑復(fù)合材料Payne效應(yīng)敏感性沒有太大影響。但是影響了G與G的大小，而這種影響，又與溫度相關(guān)。溫度對(duì)竹塑復(fù)合材料Payne效應(yīng)的敏感性沒有太大影響。僅對(duì)G，G兩個(gè)值的大小產(chǎn)生影響，隨著溫度的增加，G與G的值都減小。

[參考文獻(xiàn)]

[1] Li X， Lei BR， Lin ZD. The utilization of bamboo charcoal enhances wood plastic composites with excellent mechanical and thermal properties. Mater Design 2014； 53： 419424.

[2] 楊文斌，章耀林，陳恩惠，張明昕. 竹粉/高密度聚乙烯復(fù)合材料動(dòng)態(tài)流變特性[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012； 28（7）： 288292.

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[4] 董琦瓊. 粒子填充高密度聚乙烯復(fù)合體系形態(tài)結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)流變行為[D].浙江：浙江大學(xué)，2005：3040.

[5] 楊 萱. 纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料多相結(jié)構(gòu)特征對(duì)材料性能的影響[J].廣州化學(xué)，2002，27（1）：4855.endprint

在高頻區(qū)域，幾條曲線幾乎重合在一起。但在低頻區(qū)，出現(xiàn)了明顯的差別。隨著鋁鈦復(fù)合材料含量的增加，竹塑復(fù)合材料體系對(duì)“第二平臺(tái)”的敏感性降低。在Φ=2%時(shí)，竹塑復(fù)合材料體系的第二平臺(tái)最明顯，非線性區(qū)域最寬。Φ=5%時(shí)，竹塑復(fù)合材料體系的第二平臺(tái)區(qū)最不明顯，G在低頻區(qū)幾乎呈線性增長，非線性區(qū)很窄。并且在低頻區(qū)域，Φ=5%時(shí)G的值最小，隨著頻率不斷變大，在高頻區(qū)域，Φ=5%的G值最大。

由圖中表明，鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量對(duì)竹塑復(fù)合材料似固體行為具有一定的影響。并且隨著Φ的增加，似固體行為越不明顯。這可能是由于偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)含有化學(xué)性質(zhì)不同的兩個(gè)官能團(tuán)，一邊能與竹質(zhì)材料表面的親水基團(tuán)發(fā)生作用，形成氨酯鍵，一邊能同HDPE發(fā)生高分子聚合反應(yīng)，產(chǎn)生物理纏結(jié)，從而改善加強(qiáng)了竹粉與HDPE之間的界面作用力。因此當(dāng)體系中鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑的含量增加時(shí)，降低了復(fù)合材料體系內(nèi)部竹粉間的凝聚，減少團(tuán)聚現(xiàn)象的產(chǎn)生。同時(shí)偶聯(lián)劑又起到活化粒子表面的作用，使得粒子表面吸附更多的基體，從而加強(qiáng)了粒子與基體間界面。所以，隨著鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量的加大，復(fù)合材料體系在低頻區(qū)域?qū)Φ诙脚_(tái)的敏感度降低。

在低頻區(qū)Φ=5%的G值最小，是由于鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑用量比較大，改善了竹粉與塑料之間的界面，提高熔體流動(dòng)，所以G值最小。G的大小與體系中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有著很密切的關(guān)聯(lián)，它的增加表明了填料內(nèi)部有效體積分?jǐn)?shù)的增加或者是出現(xiàn)了粒子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重建[4]。在小應(yīng)變的長時(shí)間作用下，偶聯(lián)劑起到了活化粒子表面的作用，使聚合物能與填料表面發(fā)生更密切的接觸，增加了體系的有效體積分?jǐn)?shù)，因此在高頻區(qū)域，Φ=5%的G值最大。

圖5是160℃下不同鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量對(duì)竹塑復(fù)合材料G頻率依賴性的影響。由圖中可見，G隨著頻率的增加幾乎呈線性增加，在低頻區(qū)并沒有出現(xiàn)第二平臺(tái)。并且隨著鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量的增加，lgG-lgω曲線都相互重合在一起。這表明G比G在表現(xiàn)鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量對(duì)G頻率依賴性方面更為敏感，且偶聯(lián)劑的含量并沒有影響到G的頻率依賴性。

2.2 潤滑劑

2.2.1 潤滑劑含量對(duì)Payne效應(yīng)的影響

圖8是150℃時(shí)硬酯酸鈣含量對(duì)竹塑復(fù)合材料體系G的應(yīng)變依賴性的影響。由圖中可見，小應(yīng)變下，G的值比較穩(wěn)定不變，后隨著應(yīng)變不斷加大，材料的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受到破壞，G突然出現(xiàn)下降，即復(fù)合材料體系出現(xiàn)了Payne效應(yīng)。由圖中可見，硬酯酸鈣含量的不同對(duì)竹塑復(fù)合材料的Payne效應(yīng)敏感性沒有明顯影響，僅對(duì)G的值產(chǎn)生影響。

2.2.2 180℃時(shí)不同潤滑劑含量對(duì)似固體行為的影響

3 結(jié)論

本文主要研究了鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑及潤滑劑硬脂酸鈣對(duì)竹塑復(fù)合材料對(duì)Payne效應(yīng)及似固體行為的敏感性，即對(duì)G， G， η*，tan δ等動(dòng)態(tài)流變參數(shù)的頻率及應(yīng)變依賴性進(jìn)行研究，主要得到以下結(jié)論：

（1）不同鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量對(duì)竹塑復(fù)合材料G及G應(yīng)變依賴性并沒有多大影響，即對(duì)復(fù)合材料的Payne效應(yīng)敏感性沒有影響。溫度對(duì)于竹塑復(fù)合材料的Payne效應(yīng)敏感性并沒有明顯的影響，僅能影響G及G的值。鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑確實(shí)對(duì)竹塑復(fù)合材料體系內(nèi)部微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，并且復(fù)合材料體系內(nèi)部的粒子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化也與偶聯(lián)劑的含量有著密切關(guān)系。隨著鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量的變大，低頻區(qū)G對(duì)頻率的依賴性慢慢變大，第二平臺(tái)現(xiàn)象慢慢變得不明顯。此外鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量的變化還影響G及tanδ的值， 但對(duì)η*及G的影響不大。溫度對(duì)G，G及η*的頻率依賴性并沒有多大影響，但是對(duì)tanδ的頻率依賴性存在影響。tanδ隨著頻率呈曲線變化，且在低頻區(qū)出現(xiàn)了一個(gè)峰值。

（2）滑劑的加入對(duì)竹塑復(fù)合材料Payne效應(yīng)敏感性沒有太大影響。但是影響了G與G的大小，而這種影響，又與溫度相關(guān)。溫度對(duì)竹塑復(fù)合材料Payne效應(yīng)的敏感性沒有太大影響。僅對(duì)G，G兩個(gè)值的大小產(chǎn)生影響，隨著溫度的增加，G與G的值都減小。

[參考文獻(xiàn)]

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[4] 董琦瓊. 粒子填充高密度聚乙烯復(fù)合體系形態(tài)結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)流變行為[D].浙江：浙江大學(xué)，2005：3040.

[5] 楊 萱. 纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料多相結(jié)構(gòu)特征對(duì)材料性能的影響[J].廣州化學(xué)，2002，27（1）：4855.endprint

在高頻區(qū)域，幾條曲線幾乎重合在一起。但在低頻區(qū)，出現(xiàn)了明顯的差別。隨著鋁鈦復(fù)合材料含量的增加，竹塑復(fù)合材料體系對(duì)“第二平臺(tái)”的敏感性降低。在Φ=2%時(shí)，竹塑復(fù)合材料體系的第二平臺(tái)最明顯，非線性區(qū)域最寬。Φ=5%時(shí)，竹塑復(fù)合材料體系的第二平臺(tái)區(qū)最不明顯，G在低頻區(qū)幾乎呈線性增長，非線性區(qū)很窄。并且在低頻區(qū)域，Φ=5%時(shí)G的值最小，隨著頻率不斷變大，在高頻區(qū)域，Φ=5%的G值最大。

由圖中表明，鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量對(duì)竹塑復(fù)合材料似固體行為具有一定的影響。并且隨著Φ的增加，似固體行為越不明顯。這可能是由于偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)含有化學(xué)性質(zhì)不同的兩個(gè)官能團(tuán)，一邊能與竹質(zhì)材料表面的親水基團(tuán)發(fā)生作用，形成氨酯鍵，一邊能同HDPE發(fā)生高分子聚合反應(yīng)，產(chǎn)生物理纏結(jié)，從而改善加強(qiáng)了竹粉與HDPE之間的界面作用力。因此當(dāng)體系中鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑的含量增加時(shí)，降低了復(fù)合材料體系內(nèi)部竹粉間的凝聚，減少團(tuán)聚現(xiàn)象的產(chǎn)生。同時(shí)偶聯(lián)劑又起到活化粒子表面的作用，使得粒子表面吸附更多的基體，從而加強(qiáng)了粒子與基體間界面。所以，隨著鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量的加大，復(fù)合材料體系在低頻區(qū)域?qū)Φ诙脚_(tái)的敏感度降低。

在低頻區(qū)Φ=5%的G值最小，是由于鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑用量比較大，改善了竹粉與塑料之間的界面，提高熔體流動(dòng)，所以G值最小。G的大小與體系中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有著很密切的關(guān)聯(lián)，它的增加表明了填料內(nèi)部有效體積分?jǐn)?shù)的增加或者是出現(xiàn)了粒子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重建[4]。在小應(yīng)變的長時(shí)間作用下，偶聯(lián)劑起到了活化粒子表面的作用，使聚合物能與填料表面發(fā)生更密切的接觸，增加了體系的有效體積分?jǐn)?shù)，因此在高頻區(qū)域，Φ=5%的G值最大。

圖5是160℃下不同鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量對(duì)竹塑復(fù)合材料G頻率依賴性的影響。由圖中可見，G隨著頻率的增加幾乎呈線性增加，在低頻區(qū)并沒有出現(xiàn)第二平臺(tái)。并且隨著鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量的增加，lgG-lgω曲線都相互重合在一起。這表明G比G在表現(xiàn)鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量對(duì)G頻率依賴性方面更為敏感，且偶聯(lián)劑的含量并沒有影響到G的頻率依賴性。

2.2 潤滑劑

2.2.1 潤滑劑含量對(duì)Payne效應(yīng)的影響

圖8是150℃時(shí)硬酯酸鈣含量對(duì)竹塑復(fù)合材料體系G的應(yīng)變依賴性的影響。由圖中可見，小應(yīng)變下，G的值比較穩(wěn)定不變，后隨著應(yīng)變不斷加大，材料的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受到破壞，G突然出現(xiàn)下降，即復(fù)合材料體系出現(xiàn)了Payne效應(yīng)。由圖中可見，硬酯酸鈣含量的不同對(duì)竹塑復(fù)合材料的Payne效應(yīng)敏感性沒有明顯影響，僅對(duì)G的值產(chǎn)生影響。

2.2.2 180℃時(shí)不同潤滑劑含量對(duì)似固體行為的影響

3 結(jié)論

本文主要研究了鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑及潤滑劑硬脂酸鈣對(duì)竹塑復(fù)合材料對(duì)Payne效應(yīng)及似固體行為的敏感性，即對(duì)G， G， η*，tan δ等動(dòng)態(tài)流變參數(shù)的頻率及應(yīng)變依賴性進(jìn)行研究，主要得到以下結(jié)論：

（1）不同鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量對(duì)竹塑復(fù)合材料G及G應(yīng)變依賴性并沒有多大影響，即對(duì)復(fù)合材料的Payne效應(yīng)敏感性沒有影響。溫度對(duì)于竹塑復(fù)合材料的Payne效應(yīng)敏感性并沒有明顯的影響，僅能影響G及G的值。鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑確實(shí)對(duì)竹塑復(fù)合材料體系內(nèi)部微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，并且復(fù)合材料體系內(nèi)部的粒子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化也與偶聯(lián)劑的含量有著密切關(guān)系。隨著鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量的變大，低頻區(qū)G對(duì)頻率的依賴性慢慢變大，第二平臺(tái)現(xiàn)象慢慢變得不明顯。此外鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量的變化還影響G及tanδ的值， 但對(duì)η*及G的影響不大。溫度對(duì)G，G及η*的頻率依賴性并沒有多大影響，但是對(duì)tanδ的頻率依賴性存在影響。tanδ隨著頻率呈曲線變化，且在低頻區(qū)出現(xiàn)了一個(gè)峰值。

（2）滑劑的加入對(duì)竹塑復(fù)合材料Payne效應(yīng)敏感性沒有太大影響。但是影響了G與G的大小，而這種影響，又與溫度相關(guān)。溫度對(duì)竹塑復(fù)合材料Payne效應(yīng)的敏感性沒有太大影響。僅對(duì)G，G兩個(gè)值的大小產(chǎn)生影響，隨著溫度的增加，G與G的值都減小。

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