POM作為五大通用工程塑料之一，其應用和發展前景是不言而喻的。對于這種結晶度高、缺口沖擊強度低、缺口敏感性大的結構材料，提高其韌性及其綜合力學性能一直是國內外高分子學術界和工業界關注的課題。本研究從理論分析、實驗測量及數值模擬三個方面系統地研究了共混體系（POM/EVA/HDPE）、無機納米粒子填充以及熱塑性樹脂與無機納米粒子協同作用的聚甲醛體系（POM/EVA/HDPE/nano-CaCO3）的力學性能，深入分析了產生各力學現象的原因、影響因素及機理，為材料的配方設計提供了一定的理論依據，為制備高性能低成本的聚甲醛復合材料提供了新思路，研究成果具有一定的創新性和較強的使用價值。
（1）POM共混體系和復合體系分別在HDPE質量分數為6%、3%時，沖擊強度達到值，而此時兩個體系的其他力學性能指標（拉伸強度、彎曲強度）均處在較高值，POM/HDPE/EVA共混物及其納米復合材料的綜合力學性能。為材料的配方設計提供了一定的理論依據，具有較強的使用價值。同時，對POM//EVA/HDPE/nano-CaCO3復合材料的研究，為制備高性能低成本的聚甲醛復合材料提供了新思路。
（2）應用掃描電子顯微鏡觀察POM/EVA/HDPE/nano-CaCO3復合材料沖擊斷面的微觀形貌，發現nano-CaCO3粒子及其團聚體在POM基體中分布均勻，且粒子尺寸均小于100nm。此外，當nano-CaCO3用量較低時，在POM基體中分散比較均勻，且分散尺寸比較小，有利于復合材料沖擊強度的提高。
（3）POM共混體系的無缺口沖擊強度在HDPE質量分數為6%時出現值。這是由于當共混體系中HDPE以類球狀顆粒均勻地分散于POM基體時，對沖擊能量的轉移、分散和消耗起到了一定的作用。POM納米復合體系的無缺口沖擊強度在HDPE質量分數為3%時出現值，這是由于nano-CaCO3粒子具有的獨特量子效應和界面效應，使得nano-CaCO3粒子能夠與POM基體形成連接良好的界面，當受到沖擊力作用時，良好的界面能夠起到較好傳遞內力的作用。
（4）兩個體系的拉伸斷裂伸長率隨著HDPE質量分數的增加而逐漸較小，其中POM復合體系的減幅小且平穩。主要是因為在拉伸應力作用下，一方面會影響一些取向單元的取向，另一方面易產生類微觀應力集中，進而引發小銀紋（裂紋），產生更大的應力集中效應，使斷裂強度降低，斷裂伸長率下降。此外，拉伸速率對材料力學性能的測定具有一定的影響。拉伸速率在0～100mm/min之間時，拉伸強度和拉伸模量的測量值變化較大；當拉伸速率大于100mm/min時，拉伸強度和拉伸模量的測量值趨于穩定。
（5）在對POM/CaCO3以及POM/EVA/CaCO3復合材料在拉伸載荷作用下的界面應力進行數值模擬，發現相鄰填充粒子之間存在的相互作用效應，對界面應力及其分布有明顯的影響，其剪切應力區域都偏離了45°。對于POM/CaCO3復合材料，相鄰粒子之間的赤道區的界面應力較小，正應力發生在粒子極點處。對于POM/EVA/CaCO3，EVA粒子與CaCO3粒子間界面存在明顯的正應力集中，尤其是在CaCO3粒子靠近EVA粒子的周圍，應力集中面積大；剪切應力和壓縮應力都發生在EVA粒子界面上；此外，兩粒子之間的相互作用對CaCO3粒子界面應力及分布的影響更大。
通過上面的研究結論，為此，正航儀器設備有限公司有如下的建議：
（1）嘗試使用其他表面改性劑，對nano-CaCO3粒子進行表面處理，如用鋯鋁酸鹽偶聯劑或者鈦酸酯偶聯劑和硬脂酸進行表面改性。
（2）建議縮小HDPE粒子的填充比值跨度，如HDPE質量分數依次為0%，2%，4%，6%，8%，10%，12%......進一步研究POM/HDPE共混材料力學性能與相結構之間的關系。
（3）建議采用不同填充份數的nano-CaCO3粒子制備POM/EVA/HDPE/nano-CaCO3復合材料，如nano-CaCO3粒子質量分數依次為0%，2%，4%，6%，8%，10%，12%......，研究不同填充量的nano-CaCO3粒子對于POM/EVA/HDPE/nano-CaCO3復合體系材料的力學性能的影響。
（4）可通過計算機數值模擬：在拉伸載荷下，不同體積分數的EVA粒子和CaCO3粒子在POM/EVA/CaCO3復合材料中界面應力及其分布情況，分析研究填充彈性粒子和剛性粒子之間的作用情況以及對POM基體樹脂的影響。
http://m.lkshbx.cn
