《表2 SC/SBR/UHMWPE复合材料在不同温度范围的LCTE》

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《秸秆炭/SBR/UHMWPE复合材料的制备与性能研究》

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为了便于对观察到的现象进行定量分析，本研究选用线性热膨胀系数（LCTE）进行以下讨论。LCTE反映了材料的热膨胀特性[14]。一般来说，值越小，材料的稳定性越好。半结晶树脂如高分子聚合物的LCTE通常很高，是金属材料的数倍。通常，通过添加一些具有低热膨胀系数的填料来降低聚合物的LCTE，从而扩大了材料的应用范围。Bajw a等[15-16]曾证明了添加填料可显着降低聚合物的LCTE。如图所示，在-20～0℃，0～80℃和-20～80℃三个温度段，UHMWPE的LCTE均大于复合材料的。在负温度阶段，UHMWPE的LCTE为112.45×10-6K-1，添加秸秆炭和丁苯橡胶后，复合材料的线性热膨胀系数大大降低。例如，SC/SBR/UHMWPE（70/15/15）复合材料的LCTE仅为24.88×10-6K-1，比UHM WPE低77.87%，复合材料的热稳定性随着炭粉和丁苯橡胶的加入而得到改善。类似地，在正温度范围内相同配比的复合材料其LCTE均高于其在负温度范围内的LCTE。在高分子聚合物中，主链分子通过共价键连接，当材料受到垂直于聚合物分子力方向的外力时，容易克服相邻分子之间的弱氢键和范德华力，导致材料具有显着的热膨胀行为。添加炭粉末会破坏UHMWPE的超长分子链，从而限制分子链的热变形，而秸秆炭粉末、丁苯橡胶粒子和基质树脂交织在一起，相互作用也限制了复合材料的热膨胀。同时秸秆炭具有大量的热障效应，在聚乙烯基质中具有良好的热稳定性，这限制了聚合物的热分解反应和热传导，从而延迟了整个材料的热分解。其他文献也报道了生物炭材料具有提高聚合物热稳定性的作用[17]。