自動車工学用のポリエチレン複合材料におけるタルクパウダーとシリカの応用
ポリエチレンは、その軽量な品質、優れた物理的および化学的特性、豊富な原材料、加工の容易さにより、自動車用プラスチックの一般的な品種となっています。 しかし、ポリエチレンは熱老化、耐摩耗性、耐衝撃性に劣るため、自動車工学用途の材料への適用が制限されます。
ポリエチレン複合材料の配合
| フィラー含有量（5%） | ||
| サンプルID | SiO2 | 変性タルクパウダー |
0 | 0 | 100 |
| 1 | 10 | 90 |
| 2 | 20 | 80 |
| 3 | 30 | 70 |
| 4 | 40 | 60 |
| 5 | 50 | 50 |
| 6 | 60 | 40 |
| 7 | 70 | 30 |
| 8 | 80 | 20 |
| 9 | 90 | 10 |
| 10 | 100 | 0 |
(1) 異なる含有量のシリカとタルクをポリエチレンに組み合わせると、機械的特性の向上に大きな違いが生じます。さまざまな性能指数を考慮すると、50% シリカを含むポリエチレン複合材が複合材の中で最高の機械的特性を備えていることがわかります。
さまざまなポリエチレン複合材料の SEM 画像
タルクは一種の層状構造であり、直径と厚さの比が大きいため、ポリエチレンの亀裂の伝播を効果的に防止し、応力集中を起こし、引張強度を高めます。 ただし、シリカの含有量が高いと、一部の粒子が凝集し、PE 複合材料の機械的特性に影響を与えます。したがって、シリカの含有量を増やすことによる PE に対する効果は明らかではありません。
(2) 純粋なポリエチレンと比較して、シリカとタルクの複合作用により、熱安定性が効果的に向上します。 これは、適切な含有量のシリカと混合すると、シリカの粒子サイズが小さく、表面エネルギーが高いためです。タルク、表面に吸着して複合構造を形成することができます。 これらの複合構造は、ポリエチレンの高分子鎖と強力な界面相互作用を形成して、熱安定性を高めることができます。
(3)特定の自動車ブランドの材料の性能指数と比較して、調製されたポリエチレン複合材料の性能指数は一定の優れており、純粋なポリエチレンと比較して耐老化性が優れており、自動車エンジニアリング材料に使用できることを示しています。
