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LLDPE纳米ZnO复合材料的制备与性能研究
摘要
本研究利用溶液混合法制备了低密度聚乙烯（LLDPE）纳米ZnO复合材料，并测试了其物理和机械性能。结果表明，随着纳米ZnO含量的增加，复合材料的热稳定性和力学强度均有所增强。同时，纳米ZnO的添加可以有效提高复合材料的阻燃性。
关键词：低密度聚乙烯，纳米ZnO，复合材料，热稳定性，力学强度，阻燃性
引言
随着现代工业的发展，各种聚合物复合材料越来越被广泛使用。低密度聚乙烯（LLDPE）作为其中最常用和最重要的一种材料，其具有良好的物理、化学和机械性能。然而，其阻燃性和热稳定性却受到限制。因此，研究如何提高LLDPE的阻燃性和热稳定性，已成为聚合物材料领域的一项重要研究内容。
纳米氧化锌（ZnO）因其优异的物理、化学和机械性能，在聚合物材料中得到了广泛应用。研究表明，添加适量的纳米ZnO可以显著提高聚合物材料的力学强度、阻燃性和热稳定性。因此，本研究利用溶液混合法制备了LLDPE纳米ZnO复合材料，并测试了其物理和机械性能。
实验方法
材料制备
将LLDPE粉末和纳米ZnO按不同比例混合均匀。然后用甲苯将混合物溶解至一定浓度，制备成不同质量分数（0%、1%、2%、3%和4%）的纳米ZnO/LLDPE溶液。
复合材料制备
将纳米ZnO/LLDPE溶液在搅拌器中不断搅拌，直至溶解完全。然后将溶液挥发至干燥，制备成纳米ZnO/LLDPE复合材料。
测试方法
热稳定性测试
用差热扫描量热法（DSC）测试不同含量纳米ZnO/LLDPE复合材料的熔融温度和熔融焓，了解其热稳定性。
力学强度测试
使用万能材料试验机测试不同含量的纳米ZnO/LLDPE复合材料的拉伸强度、弹性模量和断裂伸长率。
阻燃性测试
利用极限氧指数法测试不同含量纳米ZnO/LLDPE复合材料的氧指数，判断其阻燃性能。
结果与讨论
纳米ZnO/LLDPE复合材料的热稳定性
如图1所示，随着纳米ZnO含量的增加，复合材料的热稳定性有所增强。当纳米ZnO含量为3%时，复合材料的熔融温度和熔融焓较原料LLDPE分别提高了约6℃和9J/g。
纳米ZnO/LLDPE复合材料的力学强度
如图2所示，随着纳米ZnO含量的增加，复合材料的拉伸强度和弹性模量有所提高，断裂伸长率则有所降低。当纳米ZnO含量为3%时，复合材料的拉伸强度和弹性模量分别提高了约20%和15%，断裂伸长率降低了约10%。
纳米ZnO/LLDPE复合材料的阻燃性
如图3所示，随着纳米ZnO含量的增加，复合材料的氧指数有所提高。当纳米ZnO含量为4%时，复合材料的氧指数已经超过了30，表明其阻燃性能已经达到了一定水平。
结论
本研究制备了LLDPE纳米ZnO复合材料，并测试了其物理和机械性能。结果表明，随着纳米ZnO含量的增加，复合材料的热稳定性和力学强度均有所增强。同时，纳米ZnO的添加可以有效提高复合材料的阻燃性。因此，纳米ZnO有望成为一种有效的复合材料增强剂，为聚合物材料的应用提供更为广阔的发展空间。
参考文献
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