碳酸鈣填充有機(jī)玻璃板的制備及印刷適性的研究

,碳酸鈣填充有機(jī)玻璃板的制備 及印刷適性的研究,班級：印刷工程 學(xué)生： 學(xué)號： 指導(dǎo)教師：,2,緒論,1,實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x,2,實(shí)驗(yàn)過程及數(shù)據(jù)分析,3,結(jié)論,4,目 錄 Contents,3,課題的研究目的和意義,有機(jī)玻璃（PMMA）因具有諸多優(yōu)良性能，應(yīng)用廣泛，但也存在一些缺點(diǎn)，如熱穩(wěn)定性差、硬度低等, 這無疑限制了它的使用范圍。而碳酸鈣作為填充料，是所有填料中用量最大的、使用最普遍的，碳酸鈣具有價格低廉、無毒、無刺激性、無氣味、色白、折射率低、易于著色、柔軟、原材料供應(yīng)足的特點(diǎn)，所以通過填充碳酸鈣以改善PMMA性能既是可行的，同時也具有很大的意義。,4,實(shí)驗(yàn)過程,聚 （1）利用單輕式萬能試驗(yàn)機(jī)，分別研究對于不同納米HA含量和DOP的有機(jī)玻璃復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度、彈性模量、屈服強(qiáng)度、斷裂伸長率、屈服載荷等的影響；反應(yīng)原理圖 （2）采用紅外光譜儀，對原料，引發(fā)劑以及成品經(jīng)行檢測，從而分析反應(yīng)是否進(jìn)行； （3）對所有制得的復(fù)合材料進(jìn)行表面張力的測定，以研究填充物及填充量對復(fù)合材料印刷表面適應(yīng)性的影響。 （4）采用貝朗顯微鏡在放大40倍的情況下觀察樣品印刷的效果以分析樣品的印刷適應(yīng)性； （5）對所測的結(jié)果進(jìn)行討論、分析以得出結(jié)論。,5,6,7,實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析,（1）試樣中不同碳酸鈣含量的拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果,隨著碳酸鈣含量的增加，試樣承受的最大載荷先增大后減小，含碳酸鈣為6%時，載荷最大為702.5N，含碳酸鈣為9%時，載荷最小為222.63N，這可能是因?yàn)殡S著過多的碳酸鈣的加入，不參與聚合的碳酸鈣的量過多，且以細(xì)顆粒狀存在于試樣中，導(dǎo)致聚合物分子間的范德華力和氫鍵結(jié)合力下降，從而導(dǎo)致聚合物總的結(jié)合力下降，因而使得試樣能夠承受的最大載荷減小。,8,實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析,樣品斷裂強(qiáng)度隨碳酸鈣的含量的增加先快速增加達(dá)到最大值后又下降，當(dāng)碳酸鈣含量為3%時達(dá)到最大值為702.5MPa，這有可能與碳酸鈣具有良好的生物相容性有關(guān)，當(dāng)加入一定量的碳酸鈣時，有可能增加了聚合物分子內(nèi)的化學(xué)鍵合力、分子間的范德華力和氫鍵，而當(dāng)加入較多的碳酸鈣時，可能由于碳酸鈣之間容易團(tuán)聚，造成聚合物分子間的結(jié)合力下降，強(qiáng)度降低。其次，溫度和式樣橫截面積也能影響復(fù)合材料斷裂強(qiáng)度。,實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析,式樣抗拉強(qiáng)度隨碳酸鈣的含量的增加先快速增加達(dá)到最大值后又下降，由302.14MPa增加到702.52MPa，在碳酸鈣含量為6%時達(dá)到最大值為702.52MPa，且當(dāng)碳酸鈣含量為12%時降低到351.11MPa，這大于不含碳酸鈣時的抗拉強(qiáng)度302.14MPa，這表明填充一定量的碳酸鈣有可能增加了復(fù)合材料分子間的結(jié)合力，導(dǎo)致抗拉強(qiáng)度上升，當(dāng)添加的碳酸鈣過多時，由于存在少部分碳酸鈣不溶于甲基丙烯酸甲酯，且以細(xì)顆粒狀存在于樣品中，從而導(dǎo)致樣品的抗變形能力降低。,實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析,試樣屈服載荷隨碳酸鈣的含量的增加緩慢增加達(dá)到最大值，在碳酸鈣含量為12%時達(dá)到最大值為350.41MPa，表明填充一定量的碳酸鈣能夠有效提高材料抵抗塑性變形的能力。影響屈服載荷的因素除了試樣面積外，分子間的結(jié)合鍵、組織、結(jié)構(gòu)、原子本性以及溫度、應(yīng)變速率等也能影響材料的屈服載荷。由以上分析可得，當(dāng)碳酸鈣的含量為12%時，有機(jī)玻璃復(fù)合材料的斷裂強(qiáng)度與屈服載荷達(dá)到最大值，且抗拉強(qiáng)度與未添加碳酸鈣時相比也有明顯增強(qiáng)。表面試樣碳酸鈣的最佳填充量為12%。,實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析,隨著增塑劑鄰苯二甲酸二辛脂含量的增加，載荷減小，當(dāng)增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯的含量為1ml時，載荷達(dá)到最大值為181.79N，這說明載荷的大小于增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯的含量有一定的關(guān)系，但與其不是線性關(guān)系。原因可能是因?yàn)榫奂谆┧峒柞ナ情L鏈大分子，當(dāng)小分子的鄰苯二甲酸二辛酯加入其中，導(dǎo)致分子間作用力降低，載荷增加；當(dāng)大分子聚甲基丙烯酸甲酯間的距離增加到一定值之后，分子間作用力又有所增加，導(dǎo)致載荷降低。,（2）試樣中不同DOP含量的拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析,試樣的抗拉強(qiáng)度隨著鄰苯二甲酸二辛酯含量的增加先降低然后增加，當(dāng)DOP加入量為1ml時達(dá)到最大值為181.79MPa，這可能是因?yàn)樵鏊軇┦堑头肿恿康囊后w，當(dāng)加入過量的增塑劑時，可能產(chǎn)生了反增塑的效果，使得樣品抗拉強(qiáng)度升高，對于硬制品材料，增加增塑劑，導(dǎo)致制品耐熱性和耐腐蝕性下降，所以不宜添加過多的增塑劑。,實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析,隨著鄰苯二甲酸二辛酯含量的增加，試樣的彈性模量從3.63減小到1.1然后又上升，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因可能是小分子且為液體的鄰苯二甲酸二辛脂加入到高分子的聚合物中時，產(chǎn)生反增塑效應(yīng)，加強(qiáng)了聚合物分子鏈間的引力，使得試樣應(yīng)力快速增加，彈性模量增加。,實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析,試樣的斷裂伸長率也隨之增加，由最初的4.11%增加到11.2%，表明鄰苯二甲酸二辛酯能夠有效提高材料的柔韌性。原因可能是增塑劑的加入削弱了聚合物分子間的范德華力，降低了聚合物分子鏈的結(jié)晶性，使得聚合物分子鏈的移動性得以增加，亦即增加了樣品的塑性，從而使得試樣的斷裂伸長率增加，這也可能會造成材料軟化溫度和脆化溫度的下降。所以增塑劑的添加量應(yīng)適量。,實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析,斷裂強(qiáng)度隨增塑劑DOP含量的增加先減小然后升高，當(dāng)加入的DOP為2ml時，斷裂強(qiáng)度最低為2.24MPa，加入的DOP為4ml時，斷裂強(qiáng)度最高為29MPa，可能的原因是液體的增塑劑的加入，削弱了聚合物中MMA、碳酸鈣彼此之間的結(jié)合力，導(dǎo)致斷裂強(qiáng)度降低，隨著增塑劑含量的增加，產(chǎn)生了反增塑效應(yīng)，加強(qiáng)了聚合物分子鏈間的氫鍵與范德華力，使得試樣發(fā)生斷裂時承受的最大應(yīng)力增加，導(dǎo)致斷裂強(qiáng)度增加。,實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析,圖1中峰值812、867為間雙取代苯類特征峰，1297、1520為苯類骨架振動，1905為泛頻峰，由此證明此物質(zhì)為過氧化苯甲酰；圖2中峰值1271為C-O-C伸脂類，這表示COOCH3，1929表示內(nèi)酯C=O,這表示C=CH2 由此可以看出是甲基丙烯酸甲酯；圖3中峰值2900左右的是甲基亞甲基的吸收峰，1879酯羰基吸收峰，685是未反應(yīng)雙鍵的吸收峰。 結(jié)合上圖3-11、3-12來觀察3-13可以看出在前兩個圖中所存在的峰值在圖3-13中找不到了，這說明MMA在BPO的引發(fā)下，聚合成了PMMA。通過觀察波峰顯示BPO的雙苯環(huán)完成裂解，與MMA的單體發(fā)生鏈引發(fā)，隨著溫度的升高鏈逐步增長，最后聚合成PMMA。,（3）原材料、成品紅外光譜實(shí)驗(yàn)分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析,（1）對于含不同量的碳酸鈣制成的有機(jī)玻璃復(fù)合材料，其表面張力在32與42達(dá)因之間，這說明該有機(jī)玻璃復(fù)合材料樣品可以用溶劑型油墨進(jìn)行印刷。 （2）圖3-11中圖像先上升后減小，表明碳酸鈣的含量可以影響有機(jī)玻璃塑料薄板的表面張力，其表面張力值隨著碳酸鈣含量的增加先增加然后降低，這可能與碳酸鈣具有良好的生物相容性和較高的降解和可吸收性有關(guān)，且粒子具有小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和量子效應(yīng)等獨(dú)特的特性。但隨著過多的碳酸鈣的加入，有可能反而破壞了分子之間的相容性，物質(zhì)間反應(yīng)減弱，導(dǎo)致表面張力減小。,(4)表面張力實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析,對于含3%碳酸鈣的試樣，隨增塑劑DOP的增加，表面張力先增大后減小，當(dāng)DOP添加量為2ml時表面張力值最大為42達(dá)因，表明鄰苯二甲酸二辛酯的含量可以影響材料的表面張力，可能的原因是復(fù)合材料中各物質(zhì)的加入并不是單純的混合，而是彼此間存在次價力。改變聚合物分子的構(gòu)象平衡和松弛時間，使得表面張力得以增加，而當(dāng)添加量過多時，較大的稀釋了聚合物，且更容易發(fā)生起泡現(xiàn)象，導(dǎo)致表面張力降低。,實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析,（5） 印刷適應(yīng)性,圖3-16 空白樣品及其在40倍顯微鏡下的圖像,實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析,圖3-17 含3%碳酸鈣的樣品及其在40倍顯微鏡下的圖像,實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析,圖3-18 含6%碳酸鈣的樣品及其在40倍顯微鏡下的圖像,實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析,圖3-19 含9%碳酸鈣的樣品及其40倍顯微鏡下的圖像,實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析,實(shí)驗(yàn)表明，比較分析得，含碳酸鈣為6%的樣品印刷適應(yīng)性最好，試樣均勻，幾乎未產(chǎn)生氣泡，從其在顯微鏡下的圖像可以看出，油墨附著均勻，色彩明亮。隨著碳酸鈣添加量的增加，試樣透明度不斷減小，產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象也愈來愈嚴(yán)重，從它們在40倍顯微鏡下的圖像可以看出，印刷效果越來越差，有可能是油墨附著不牢固，產(chǎn)生脫落，其次，印品上粘附的細(xì)毛及灰塵也能影響印刷效果。適量的添加碳酸鈣，雖然降低了材料的透明度，但能夠提高材料的印刷適應(yīng)性。,實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析,（6）印刷粘著力.附著性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析,實(shí)驗(yàn)表明，比較分析得，含碳酸鈣為6%的樣品印刷粘著力和附著性最好，通過用膠帶對印刷好的油墨進(jìn)行測試，觀察樣品表面的油墨殘留，以及膠帶上的油墨厚度可以看出。隨著碳酸鈣添加量的增加，試樣透明度不斷減小，試樣表面的粘著力增加，所以適量的添加碳酸鈣，雖然降低了材料的透明度，但能夠提高材料的印刷粘著力和附著性。,結(jié)論,（1）隨著碳酸鈣含量的增加，材料承受的最大載荷緩慢降低，從702.52N降低到222.63N，含碳酸鈣為9%時，載荷最小為222.63N；斷裂強(qiáng)度先增加達(dá)到最大值702.52MPa后又下降到133.46MPa，碳酸鈣含量為6%時達(dá)到最大值為702.52MPa；抗拉強(qiáng)度從302.14MPa急劇升高到702.52MPa然后緩慢降低到222.63MPa，在碳酸鈣含量為6%時達(dá)到最大值為702.52MPa，且當(dāng)碳酸鈣含量為12%時降低到351.11MPa，這大于不含碳酸鈣時的抗拉強(qiáng)度302.14MPa；式樣屈服載荷先緩慢增加，當(dāng)碳酸鈣的含量為12%時達(dá)到最大值350.41N。,結(jié)論,（2）對于添加了3%碳酸鈣的試樣，隨著DOP含量的增加，載荷先減小后增大，當(dāng)DOP的含量為1ml時，載荷達(dá)到最大值為181.79N；其抗拉強(qiáng)度由181.79MPa先降低到7.53MPa后增加到95.36MPa，DOP加入量為1ml時達(dá)到最大值為181.79MPa；彈性模量從3.64減小到1.1后又上升，DOP添加量為2ml時彈性模量最?。粩嗔焉扉L率從4.11增加到11.2；斷裂強(qiáng)度先減小后升高，當(dāng)加入的DOP為2ml時，斷裂強(qiáng)度最低為2.24MPa，加入的DOP為1ml時，斷裂強(qiáng)度最高為173.93MPa。,結(jié)論,（3）材料表面張力值隨著碳酸鈣含量的增加先升高后降低，當(dāng)碳酸鈣含量為6%時，表面張力達(dá)到最大為42達(dá)因，對于含3%碳酸鈣的試樣，隨DOP的增加，表面張力出現(xiàn)增大態(tài)勢,，當(dāng)DOP添加量為2ml時表面張力值最大為42達(dá)因，表明鄰苯二甲酸二辛酯的含量可以影響材料的表面張力。 （4）含碳酸鈣為6%的樣品試樣均勻，