陈锐，吴喜元，刘亚辉

(中钢集团马鞍山矿院新材料科技有限公司,安徽马鞍山 243100)

聚丙烯(PP)是一种成本低廉、力学性能优异的通用塑料,且PP自身具有较低的密度,保险杠、仪表板、门板、立柱等汽车内外饰大多采用PP复合材料制成。目前,对PP改性的主要方法是通过添加滑石粉以实现其刚性的提高及尺寸的稳定,这导致PP复合材料的密度都较高,一般在1.05～1.15 g／cm3之间。随着国家对机动车排放要求以及单位质量能耗制定标准的实施,汽车的轻量化势在必行,研究表明,汽车整备质量每减少100 kg,百公里油耗可降低0.4～0.6 L。此外,汽车轻量化还能相应提高汽车的动力,节省材料成本,从而降低汽车制造成本,较高密度的材料将无法满足汽车内外饰件的制造需求,不符合汽车部件轻量化的发展趋势[1–3]。

空心玻璃微珠(HGMs)作为一种新型的中空无机填料,具有密度低、易分散、高刚性等诸多性能优势[4–7],当前,HGMs被用来添加到聚合物树脂中以降低材料的密度,但多数只是研究了HGMs的表面处理方式及填充含量对复合材料的性能影响,而在实际改性加工过程中,由于HGMs的中空结构,非常容易被螺杆剪切、挤压后破碎,造成复合材料的实际密度较高,力学性能下降[8–11]。K. S. Jang等对比了HGMs的喂料方式对复合材料中HGMs完整状态的影响,发现将HGMs从侧向喂料加入到熔融的聚合物熔体中可以大幅度提高HGMs在改性加工过程中的完整率。针对上述问题,笔者将HGMs粉体通过侧向喂料的方式加入到熔融的PP体系中,并进一步对双螺杆挤出机混合段的螺杆构型进行设计,研究了不同混合段螺杆构型对PP／HGMs复合材料中的HGMs完整状态、复合材料密度及力学性能的影响。……