Page 120 - 《精细化工》2023年第5期

·1040· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

表 1 不同改性 CSW 质量分数的 HDPE/CSW 复合材料不同升温速率下的 TG-DTG 数据
Table 1 TG-DTG data of HDPE/CSW composites with different modified CSW mass fractions at different heating rates
样品 β/(℃/min) T 5%/℃ T 50%/℃ T 90%/℃ T max/℃ 600 ℃残炭率/%
HDPE 10 459.7 475.0 490.3 470.3 1.10
20 487.1 487.5 494.7 492.1 1.06
30 481.1 496.0 511.7 500.4 1.23
40 477.4 498.4 521.8 500.8 2.78
HDPE/CSW-10% 10 435.3 475.3 492.7 479.2 8.36
20 447.7 487.7 505.2 491.9 7.59
30 457.6 496.1 513.6 500.4 7.90
40 457.4 500.4 517.4 506.4 6.71
HDPE/CSW-20% 10 437.4 475.3 490.2 479.9 16.89
20 452.6 490.1 507.6 487.5 17.12
30 457.6 497.6 517.6 499.8 17.24
40 463.0 503.0 525.5 505.4 16.95
HDPE/CSW-30% 10 439.5 478.8 489.3 478.2 25.74
20 450.2 491.8 507.7 487.8 26.87
30 460.0 498.5 520.0 498.9 24.86
40 465.0 505.0 525.0 505.7 24.94
HDPE/CSW-40% 10 440.5 483.5 490.6 480.8 38.84
20 455.3 497.8 515.3 492.0 37.85
30 459.9 504.9 522.4 500.4 37.81
40 465.1 512.6 525.1 508.4 38.83
HDPE/CSW-50% 10 437.6 489.5 491.9 483.4 44.72
20 447.8 505.3 510.3 495.0 45.95
30 454.9 512.4 519.9 503.4 44.96
40 460.0 517.5 525.0 509.2 44.95
注：T 50%为 HDPE/CSW 复合材料质量损失 50%的温度；T 90%为 HDPE/CSW 复合材料质量损失 90%的温度，定义为结束降解温度，
可用来表示材料的热稳定性。

图 4 显示，不同改性 CSW 含量的 HDPE/CSW 479.9、478.2、480.8、483.4 ℃。可以发现，改性 CSW
复合材料的热分解过程主要发生在 430~530 ℃，在 的加入导致 HDPE/CSW 复合材料的 T 5%向低温移动、
475~485 ℃出现最大失重峰，主要为 HDPE 的分解。 T 90% 总体上有增加的趋势、T max 向高温移动。这是因
由图 4 可知，HDPE/CSW 复合材料热分解方式为一 为改性 CSW 的加入使 HDPE 产生快速传热效应并
阶降解 [21] ，改性 CSW 的添加并未改变 HDPE 的 起到热降解作用，使 T 5% 降低，改性 CSW 改变了
TG-DTG 曲线的整体趋势，且热降解曲线随升温速 HDPE 分子链的结构，增强了基体与填充物之间的
率增加逐渐向高温方向移动，HDPE/CSW 复合材料 分子间作用力，使 HDPE/CSW 复合材料的热分解温
损失质量为 5%时的温度（T 5% ）、最大分解温度（T max ） 度与最大失重速率得到提升 [20] 。其中，改性 CSW
相应提高。原因在于 HDPE/CSW 复合材料加热分解 质量分数为 10%的 HDPE/CSW 复合材料的热稳定
过程中随着升温速率增大，HDPE/CSW 复合材料的 性最佳，T 90% 为 492.7 ℃。纯 HDPE 与改性 CSW 质
热传递效率降低，产生了热滞后效应。所以，HDPE 量分数为 10%~50%的 CSW/HDPE 复合材料在 600 ℃
热分解过程中，随着升温速率和改性 CSW 含量的增 下残炭率分别为 1.10%、8.36%、16.89%、25.74%、
加，HDPE/CSW 复合材料的热降解速率提高，热稳 38.84%、44.72%（由图 4 可知，HDPE/CSW 复合材
定性能相应提升。 料的 TG-DTG 曲线基本在 550 ℃时不再变化，说明热
由图 4 和表 1 可知，同一升温速率（10 ℃/min） 降解步骤已经完成，所以图 4 只给出了到 550 ℃的数
下，纯 HDPE 与改性 CSW 质量分数为 10%~50%的 据）（升温速率为 10 ℃/min），残炭率与改性 CSW
HDPE/CSW 复合材料的 T 5% 分别为 459.7、435.3、437.4、 含量成正相关，表明 CSW 的填充降低了 HDPE/
439.5、440.5、437.6 ℃，而 T 90% 分别为 490.3、492.7、 CSW 复合材料的质量损失，有利于形成残炭，较低的
490.2、489.3、490.6、491.9 ℃，T max 分别为 470.3、479.2、 热传导效率无法使 HDPE/CSW 复合材料有效降解。