图1汽车塑料零件
滑石是一种常见的硅酸盐矿物，其层状结构对塑料材料在高温下的刚性和抗蠕变性产生积极影响，使其成为一种增强填料。滑石粉对聚丙烯有很好的增强作用，同时可以提高聚丙烯的尺寸稳定性和耐热性。在滑石粉填充PP汽车材料的应用中，其层状结构有利于协调刚性和冲击韧性之间的最佳平衡。聚丙烯(PP)/滑石粉因其价格低廉、力学性能优异而广泛应用于汽车塑料中。但是这种材料还是有一些缺点，比如密度大，不利于汽车的轻量化。微发泡PP/滑石粉材料不仅具有复合材料的优良性能，而且降低了其密度和重量。1.样品制备
(1)聚丙烯/滑石粉母料
采用同向双螺杆挤出机进行挤出造粒，工艺参数为:螺杆转速140r/min，进料速率1.2-1.5r/min，挤出加热区温度160-188℃。
(2)微发泡聚丙烯/滑石粉复合材料
将PP/滑石粉母粒和发泡剂母粒在注塑机中进行二次成型，制备出符合测试标准的哑铃形花键。注射温度为175℃，注射率为95%，注射压力为500kPa。
2.微孔泡沫复合材料的力学性能。
图2滑石粉质量分数对微孔泡沫材料比强度的影响
强度比是衡量材料轻质高强的重要指标。从图2可以看出，与纯PP相比，添加5%滑石粉的未发泡PP比拉伸强度下降，比弯曲强度上升，比冲击强度基本不变；随着滑石粉质量分数的进一步增加，材料的比拉伸强度、比弯曲强度和比冲击强度降低。与纯PP材料相比，添加5%滑石粉的PP材料发泡后比拉伸强度和弯曲强度增加，但比冲击强度略有下降。随着滑石粉质量分数的增加，泡沫材料的比拉伸强度、比弯曲强度和比冲击强度降低。对于同一种材料，发泡材料的比强度低于未发泡材料。
通过对上述材料的比强度分析，发泡后，滑石粉质量分数为5%的PP材料的比强度最高，增加滑石粉的质量分数会降低材料的比强度。因此，少量滑石粉可以提高PP发泡后的力学性能。
3.微孔复合材料的泡孔结构。
图3填充微发泡滑石粉的PP复合材料的光学显微镜照片
与纯PP材料相比，添加5%滑石粉的PP复合材料泡沫泡孔形状规则、均匀、致密，不存在泡孔合并、塌陷等现象。在PP基体中添加5%的滑石粉，起到热点成核作用。随着滑石粉质量分数的进一步增加，滑石粉发生聚集，异相成核作用减弱。后者对发泡体系的影响大于前者，因此泡孔坍塌现象严重，泡孔稀疏。这主要是因为滑石粉的成核作用明显，细胞数量增多。如果相邻的细胞大小相似，它们在界面张力的作用下倾向于合并。如果尺寸差异很大，由于泡孔中不同的气压，泡孔之间的熔膜将破裂，泡孔将合并。4.微孔复合材料的泡孔直径和数量。
滑石粉对泡沫材料泡孔直径和泡孔数的影响。
从图4可以看出，滑石粉含量为5%的PP材料的平均泡孔直径最小，为73 μmm，同时气泡数最多，达到132个。与纯PP泡沫材料相比，添加5%滑石粉可使平均泡孔直径减小2700，泡孔数量增加7800。这是因为在PP基体中加入滑石粉后，滑石粉颗粒起到热点成核作用，泡孔数量增加，泡孔直径减小。随着滑石粉质量分数进一步增加到10%，滑石粉发生团聚，成核点降低，异相成核减少。后者对发泡体系的影响大于前者，因此泡孔的平均直径增大，泡孔数量减少。当滑石粉的质量分数增加到20%时，泡孔直径减小，泡孔数量增加。虽然高达20%的滑石粉质量分数会发生团聚，但此时成核点的数量也会增加，非均相成核对发泡体系的影响很大。此时，细胞直径减小，细胞数量增加。
5.摘要
(1)滑石粉对PP材料的发泡有异相成核作用。当滑石粉的质量分数为5%时，可以得到泡孔细小、均匀、致密的微孔泡沫材料。随着滑石粉质量分数的增加，滑石粉在基体中的分散性变差，产生团聚，导致泡孔直径增大，泡孔数量减少。
(2)发泡后PP材料的力学性能均下降，但当滑石粉质量分数为5%时，微发泡后PP材料的力学性能下降最低，比弯曲强度基本接近未发泡材料。
(摘自:聚丙烯/滑石粉微发泡材料力学性能及发泡行为研究，作者:赵丽萍)
