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課程：功能性高分子 班級：化材四乙 學號：4A040051 姓名：簡文炫 1.簡介 2.實驗步驟 3.結果與討論 4.結論 5.相關文獻 高密度聚乙烯（HDPE）是線性聚乙烯（PE）聚合 而成，其密度為0.94-0.97 g/cm3，分子量約為 50,000-250,000。 HDPE具有優良的低溫韌性，高結晶度，耐化學性， 介電性能和較高的軟化溫度，但耐候性差。 為了降低成本或提高物理性質及機械性質，會在 HDPE中添加一些添加物。添加物包括滑石，碳酸 鈣（CaCO 3），雲母，矽灰石，玻璃纖維，玻璃 珠，黃麻等。 碳酸鈣是地殼最豐富的礦物質之一。沉澱碳酸鈣 （PCC）可產於碳酸鈣的三種晶格結構，並且有各 種不同的顆粒大小和形狀，包括板狀和針狀。對於 填料應用的顆粒的大小為50-100奈米，15-25 m2g-1的比表面積和低的深寬比率。 表面處理過的等級都塗有親脂性物質如硬脂酸 （SA），或硬脂酸鈣以改善分散性，提高了填充樹 脂的耐氧化性，並減少磨損加工機械科技。 碳酸鈣可以改變HDPE的物理性質和機械性質，是 因為它的本身的性質，大小，形狀和分佈。 為了研究HDPE/碳酸鈣奈米複合材料中HDPE顆粒 和沉澱碳酸鈣的熱特性對表面活性劑的影響。PCC 的平均粒徑為約65奈米。HDPE顆粒和碳酸鈣粉末 如表1所示規格。 將烘箱乾燥的PCC粉末和HDPE顆粒混合來製成 HDPE/10體積％的CaCO3奈米複合材料。然後將 混合物送入用雙組成的兩階段處理式螺絲非嚙合共 旋轉混合器（COMACPLAST，米蘭）和MV45 singlescrew擠出機（COMACPLAST，米蘭）用 45毫米直徑，長/徑比28：1和分別擠出。將擠出 的材料在室溫下在水中冷卻。得到的奈米複合材料 的粒料然後用碾磨裝置造粒。 為了研究的純的HDPE和它的奈米複合材料的熱性 能，進行熱量分析。通過差示掃描熱分析儀測量銦 的熔融溫度，得到Tm、△Hm、Tc、△Hc等。 所有測量均在氮氣流下進行。樣品的質量中使用不 同的5至9毫克。將樣品放入鋁坩堝中，並用小的壓 力壓接。 圖（1）至（5）。為純HDPE的DSC試驗的結果。 圖（1）示出了在第一和第二加熱運行的熔點奈米 複合材料（TmⅠand TmⅡ）硬脂酸的效果。正如看 見的，除了10體積％的PCC到HDPE導致略微上升 既TmⅠandTmⅡ，但似乎增加硬脂酸對高密度聚 乙烯的熔融溫度沒有顯著影響。 圖（2）所示ΔHmⅠ的變化和ΔHmⅡ每克的奈米複合 材料為硬脂酸含量的函數。事實上，除了10vol％ 的PCC至HDPE導致所述奈米複合材料的第一和第 二加熱運行期間降低熔化熱。這種降低熔融熱可以 主要佔通過稀釋效應由於碳酸鈣取代一些HDPE， 一個更好的比較可使用每克HDPE在奈米複合材料 中獲得的熔融焓。 圖（3）其顯示每克的HDPE與硬脂酸含量熔化熱的 依賴性。因為它是從該圖清楚，在這兩個第一和第 二加熱運行時，熔融焓實際上是恆定的並且似乎硬 脂酸對整齊的HDPE的熔融熱無顯著影響。 圖（4）顯示出的HDPE/10vol％的PCC相對於硬脂 酸含量的結晶行為的結果。在結晶溫度（Tc）明確 增加，顯示充填奈米複合材料比未填充的HDPE還 早開始結晶。 圖（5）顯示出了HDPE的結晶度的依賴關係，以硬 脂酸含量為函數。如可看出，所有的奈米複合材料 （XC（奈米複合））的結晶度依賴於碳酸鈣含量。 這顯然是因為在奈米複合材料的體積的10％是由無 機顆粒佔據。然而，當結晶度指數計算中的HDPE 只是量而言，在圖（5）稱為XC（HDPE），該圖 是恆定的所有奈米複合材料，而不是對硬脂酸非常 敏感。 對所有的奈米複合材料的結晶度範圍大約在59和 61.8％之間，而對於HDPE的相應值是大約62％。 為了研究在結晶和高密度聚乙烯奈米複合材料，一 系列的高密度聚乙烯的熱特性，以及硬脂酸含量的 作用/10體積％沉澱碳酸鈣納米複合材料具有不同 硬脂酸含量的製備。 (1) (2) (3) (4) (5) (6) 增加10vol%沉澱碳酸鈣可導致HDPE的Tm1和TMII小幅 上漲。 增加的硬脂酸含量對高密度聚乙烯奈米複合材料的熔 化溫度沒有顯著影響。 加入10vol%的沉澱碳酸鈣，藉由HDPE導致降低奈米 複合材料的熔化熱沒有較大的影響。 增加硬脂酸含量，HDPE的熔融熱（包括HDPE和奈米 複合材料）沒有太大的差異。 當10vol%沉澱碳酸鈣加入時，降低了每克的奈米複合 材料中HDPE的結晶熱，而HDPE的結晶熱量沒有顯示 出任何明顯的變化。 硬脂酸含量和10vol%碳酸鈣對HDPE的結晶度指數沒 有顯著影響。 [1] W. Woishnis, Polypropylene (1998) PDI Publisher: New York. [2] R. Herzig,, W.E. Baker, Correlations Between Image-Analysed Morphology and Mechanical Properties of Calcium carbonateFilled PP. Journal of Materials Science 28 (1993) 6531. [3] B. Wunderlich, Macromolecular Physics (1980) Academic Press, New York. [4] K. Premphet, P. Horanont, Phase Structure and Property Relationship in Ternary PP/Elastomer/Filler Composites. Journal of Applied Polymer Science 74 (1999) 3445. [5] Z. Bartczak, A.S. Argon, R.E. Cohen, T. Kowalewski, The morphology and orientation of PE in films of sub-micron thickness crystallized in contact with calcite and rubber substrates. Polymer 40 (1999) 2367. [6] S. Wu, A. Generalized Criterion for Rubber Toughening: The Critical Matrix Ligament Thickness Polymer 26 (1985) 1855.