POM作為五大通用工程塑料之一，其應(yīng)用和發(fā)展前景是不言而喻的。對于這種結(jié)晶度高、缺口沖擊強(qiáng)度低、缺口敏感性大的結(jié)構(gòu)材料，提高其韌性及其綜合力學(xué)性能一直是國內(nèi)外高分子學(xué)術(shù)界和工業(yè)界關(guān)注的課題。本研究從理論分析、實(shí)驗測量及數(shù)值模擬三個方面系統(tǒng)地研究了共混體系（POM/EVA/HDPE）、無機(jī)納米粒子填充以及熱塑性樹脂與無機(jī)納米粒子協(xié)同作用的聚甲醛體系（POM/EVA/HDPE/nano-CaCO3）的力學(xué)性能，深入分析了產(chǎn)生各力學(xué)現(xiàn)象的原因、影響因素及機(jī)理，為材料的配方設(shè)計提供了一定的理論依據(jù)，為制備高性能低成本的聚甲醛復(fù)合材料提供了新思路，研究成果具有一定的創(chuàng)新性和較強(qiáng)的使用價值。
（1）POM共混體系和復(fù)合體系分別在HDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%、3%時，沖擊強(qiáng)度達(dá)到值，而此時兩個體系的其他力學(xué)性能指標(biāo)（拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度）均處在較高值，POM/HDPE/EVA共混物及其納米復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能。為材料的配方設(shè)計提供了一定的理論依據(jù)，具有較強(qiáng)的使用價值。同時，對POM//EVA/HDPE/nano-CaCO3復(fù)合材料的研究，為制備高性能低成本的聚甲醛復(fù)合材料提供了新思路。


（2）應(yīng)用掃描電子顯微鏡觀察POM/EVA/HDPE/nano-CaCO3復(fù)合材料沖擊斷面的微觀形貌，發(fā)現(xiàn)nano-CaCO3粒子及其團(tuán)聚體在POM基體中分布均勻，且粒子尺寸均小于100nm。此外，當(dāng)nano-CaCO3用量較低時，在POM基體中分散比較均勻，且分散尺寸比較小，有利于復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度的提高。
（3）POM共混體系的無缺口沖擊強(qiáng)度在HDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時出現(xiàn)值。這是由于當(dāng)共混體系中HDPE以類球狀顆粒均勻地分散于POM基體時，對沖擊能量的轉(zhuǎn)移、分散和消耗起到了一定的作用。POM納米復(fù)合體系的無缺口沖擊強(qiáng)度在HDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時出現(xiàn)值，這是由于nano-CaCO3粒子具有的獨(dú)特量子效應(yīng)和界面效應(yīng)，使得nano-CaCO3粒子能夠與POM基體形成連接良好的界面，當(dāng)受到?jīng)_擊力作用時，良好的界面能夠起到較好傳遞內(nèi)力的作用。
（4）兩個體系的拉伸斷裂伸長率隨著HDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而逐漸較小，其中POM復(fù)合體系的減幅小且平穩(wěn)。主要是因為在拉伸應(yīng)力作用下，一方面會影響一些取向單元的取向，另一方面易產(chǎn)生類微觀應(yīng)力集中，進(jìn)而引發(fā)小銀紋（裂紋），產(chǎn)生更大的應(yīng)力集中效應(yīng)，使斷裂強(qiáng)度降低，斷裂伸長率下降。此外，拉伸速率對材料力學(xué)性能的測定具有一定的影響。拉伸速率在0～100mm/min之間時，拉伸強(qiáng)度和拉伸模量的測量值變化較大；當(dāng)拉伸速率大于100mm/min時，拉伸強(qiáng)度和拉伸模量的測量值趨于穩(wěn)定。
（5）在對POM/CaCO3以及POM/EVA/CaCO3復(fù)合材料在拉伸載荷作用下的界面應(yīng)力進(jìn)行數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)相鄰填充粒子之間存在的相互作用效應(yīng)，對界面應(yīng)力及其分布有明顯的影響，其剪切應(yīng)力區(qū)域都偏離了45°。對于POM/CaCO3復(fù)合材料，相鄰粒子之間的赤道區(qū)的界面應(yīng)力較小，正應(yīng)力發(fā)生在粒子極點(diǎn)處。對于POM/EVA/CaCO3，EVA粒子與CaCO3粒子間界面存在明顯的正應(yīng)力集中，尤其是在CaCO3粒子靠近EVA粒子的周圍，應(yīng)力集中面積大；剪切應(yīng)力和壓縮應(yīng)力都發(fā)生在EVA粒子界面上；此外，兩粒子之間的相互作用對CaCO3粒子界面應(yīng)力及分布的影響更大。
通過上面的研究結(jié)論，為此，正航儀器設(shè)備有限公司有如下的建議：
（1）嘗試使用其他表面改性劑，對nano-CaCO3粒子進(jìn)行表面處理，如用鋯鋁酸鹽偶聯(lián)劑或者鈦酸酯偶聯(lián)劑和硬脂酸進(jìn)行表面改性。
（2）建議縮小HDPE粒子的填充比值跨度，如HDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為0%，2%，4%，6%，8%，10%，12%......進(jìn)一步研究POM/HDPE共混材料力學(xué)性能與相結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。
（3）建議采用不同填充份數(shù)的nano-CaCO3粒子制備POM/EVA/HDPE/nano-CaCO3復(fù)合材料，如nano-CaCO3粒子質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為0%，2%，4%，6%，8%，10%，12%......，研究不同填充量的nano-CaCO3粒子對于POM/EVA/HDPE/nano-CaCO3復(fù)合體系材料的力學(xué)性能的影響。
（4）可通過計算機(jī)數(shù)值模擬：在拉伸載荷下，不同體積分?jǐn)?shù)的EVA粒子和CaCO3粒子在POM/EVA/CaCO3復(fù)合材料中界面應(yīng)力及其分布情況，分析研究填充彈性粒子和剛性粒子之間的作用情況以及對POM基體樹脂的影響。http://www.tiantianw.com