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PP／SiO2／POE／HDPE／接枝PP复合材料力学性能的研究70?文章编号:1002—6886(2006)O3—0070—02PP/SiOz/POE/ItDPE/接枝PP复合材料力学性能的研究木'伍玉娇,李清江,杨红军,李清天(1.贵州大学材料科学与冶金工程学院,贵州贵阳550003;2.贵州省材料技术创新基地,贵州贵阳550014;3.遵义市邮政局,贵州遵义563000)摘摹本吝研究了添加弹性体POE(8842);HDPE(52ooB),接枝PP与纳米sio2共用对PP的力学性能的影响.针对不同的材料配比,并进行了实验验证研究结果表明,将弹性体和纳米sio2共用,对PP有较好的增韧效果;接枝PP:~HDPE和SiO共用,对PP有一定的增韧效果.1ll一0___关键词.PP纳米si()2复合材料弹性体HDPE:接枝PP00t_.0.ll00l_StudyOnPP/SiO2/POE/HDPE/GraftPPCompositeofMechanicalProperties,v1JYu-jiao,LIQing-jiang.Y ANGHong-jun,LIQing-tianAbstract:MechanicalpropertiesofPP/Elastomer/HDPE/graftPP/nano—SiO2compositesarediscussedinthistext.Todifferentmaterialmatching,andhascarriedontheexperimenttoverify.Theresultsofstudyindicatesth attoughnes$ofPPemployedisimprovedgready.withelastomerandnano—SiO2;andwithgraftPP,HDPEandnano—SiO2havecertainlyincreasethetoughnesSofPP.Keywords:PP;nano—SiO2;composites;elastomer;HDPE;gPP在五大通用工程塑料中,聚丙烯(PP)发展历史虽短,却是发展最快的一种.预计我国到2005年生产能力将达到4500kt.由于材料PP原料来源丰富,价格便宜,与其它通用塑料相比,具有较好的综合性能.比如:相对密度小,加工性能优良,屈服强度,拉伸强度及弹性模量均较高,电绝缘性良好,耐应力龟裂及耐化学药品性能较佳等,其制品无毒无味, 光泽性好,因此,聚丙烯广泛用于各个领域J.但材料PP成型收缩率大,脆性高,缺口冲击强度低(常温下缺口冲击强度仅为4—6kJ/m),特别在低温时尤为严重,这就大大限制了材料PP的进一步推广和应用,因此材料PP的改性特别是材料PP的增韧改性成为目前国内外研究的重点和热点.采用EPDM,EPM,SBS等一些橡胶或热塑性弹性体进行增韧改性,可以改进聚丙烯的缺口冲击韧性.但在耐候性,热稳定性, 加工性等方面仍存在一些缺陷.最近由美国DOW公司生产的聚烯烃弹性体(PolyolefinElastomer简称POE),在许多应用领域比EPDM,EPM,SBS等材料更具有性能,加工性,价格等方面的优势,特别是对聚丙烯的增韧改性,效果最为显着,在汽车保险杠,档板等部件上得到了普遍应用.].近年来,针对聚丙烯(PP)低温耐冲击性能差,人们对其进行了一系列的改性,其技术已由最初刚性无机填料填充或增强PP,弹性体增韧PP二元复合体系发展到用机械共混技术向体系中掺人弹性体粒子,形成三元复合体系以达到既增强又增韧的目的..根据"硬增硬"原理的需要.本文重点通过研究POE,HDPE,接枝PP与纳米SiO:共用对材料PP的宏观性能,为研发出一系列的高性能工程复合材料及制品提供了一些理论支持.1实验部分1.1实验用主要原料高聚物PP(T30S),独山子石化公司;弹性体POE (8842),美国DOW公司;高聚物HDPE(5200B),广东茂名石油化工公司;硅烷偶联剂(KH560),杭州沸点化工有限公司;纳米SiO:粉体(平均粒径20nm),浙江舟山纳米材料股份有限公司;马来酸酐(MAH)(分析纯);过氧化二异丙苯(DCP),市售;白油,市售;接枝PP,市售.1.2实验主要仪器和设备同向双螺杆混炼挤出造粒机(TSE一40A),南京瑞亚高聚物设备有限公司;高速混合机(SHR一10A),江苏自然机械有限公司;低温箱(WD4005F),国产;塑料注射成型机(CJ80MZ—NC11),震德塑料机械厂有限公司;塑料切粒机(PQ100/200),化工部晨光化工研究院塑料机械研究所;液晶式摆锤冲击试验机(ZBC一4B),深圳市新三思计量技术有限公司;微机控制电子万能试验机WDW一10C),上海华龙测试仪器公司;天平,国产.1.3工艺流程+基金项目:国家863计划资助(2003AA32X230)和省自然科学基金项目(黔科合计2004(3045)号).作者简介伍玉娇(1959一),女,贵州大学材料科学与冶金工程学院教授,主要研究方向:聚烯烃/无机刚性粉体复合材料,新型耐蚀材料.收稿日期:2005—10—1071?1.4性能测试拉伸强度按GB/T1040--1992;弯曲强度按GB/T934l一88;冲击强度按GB/T1043--93.2实验结果与讨论2.1添加不同含量的纳米SiO:对PP材料力学性能的研究表1PP/纳米SiO:复合体系力学性能从表1可看出随纳米SiO:的含量增加,材料的拉伸强度和弯曲强度呈现先升后降的趋势,而冲击强度基本上呈现先降后升的趋势,断裂伸长率一直下降,在添加量为2%时, PP/nano—SiO:复合材料体系综合性能较好,拉伸强度增加了3.9%,弯曲强度增加了8.7%,冲击强度下降了1.2%.2.2添加各种不同组份与2%纳米SiO:共用对PP材料体系的力学性能影响从图1可看出随弹性体POE的含量增加,材料的拉伸强度显着下降,而HDPE和接枝PP对PP/纳米SiO:复合材料的拉伸强度呈现先升后降的趋势.从图2,图4可看出弹性体POE对PP的冲击强度和断裂伸长率有显着的改善效果,随着POE含量的增加,体系的冲击强度和断裂伸长率有很重大的提高.嚣从图3可看出,随POE的蚤含量增加,PP/纳米SiO:复合材料的弯曲强度呈现先略上升后显着下降的趋势;接枝PP对PP/纳米SiO复合材料的弯曲强度呈现略下降的趋势;HDPE对PP/纳米SiO2复合材料的弯曲强度呈现先略上升后下降的趋势.可见,POE对PP有优良的增韧作用,与PP,活性纳米SiO:有较好的相容性.这是因为POE的分子量分布窄,分子结构中侧辛基长于侧乙基,在分子结构中可形成联结点,在各成分之间起到联结,缓冲擐加组份的百分台量懦(B罐枝PP;c—HDPE:D—POE)图1添加不同组份与拉伸强度的关系/匡/,',一.舔加组份的百分舍量懦(B罐技PP;C-HDPE~D-POE)图2添加不同组份与冲击强度的关系作用,使体系在受到冲击时起分散,缓冲冲击能的作用,减少银纹因受力发展成裂纹的机会,从而提高了体系的冲击强度. 当体系受到张力时,由于这些联结点所形成的网络状结构可以发生较大的形变,所以,体系的断裂伸长率有显着的增加, 当P0E的含量增加时,体系的拉伸强度,弯曲强度均有所下降,这是由POE本身的性能决定的,故POE的含量应控制在20%以下;对于HDPE,已有研量究表明j:采用HDPE与PP嚣共混时,HDPE的球晶对PP的球晶有插入,分割作用,能达到细化PP晶粒作用,起到增韧效果.但是当PP中HDPE的含量较高时,HDPE与PP的相容性变差所致.对于接枝PP,随接枝PP含量的增加,冲击强度呈现上升的趋势,主要是接枝量PP在PP/纳米siO:复合材料萎起到增容剂的作用.2.3综合性能较好的材料配比从以上几个方面的实验及分析中归纳出三个综合性能较好,成本适中的材料配比,并进行了实验验证,分别对应于对器加组份的百分量,%(B罐桂PP;c—HDPE;D—POE)舔加组份的百分含量懦rB罐枝PP;C—HDPE;D—POE)图4添加不同组份与断裂伸长率的关系强度和韧性有不同要求的使用场合,结果如表2.表2推荐的改性材料配比及实验结果3结论3.1在PP填充增韧改性中,添加POE与纳米SiO:共用的增韧效果最好,但导致材料拉伸强度降低.3.2高密度聚乙烯,接枝PP与纳米SiO:共用在PP填充改性中,在一定的添加含量内能起增强增韧的功能.3.3按此综合性能,成本等因素,结果制定出适用于不同使用场合,成本适中的材料配比:a)88%均聚型聚丙烯+10%POE+2%二氧化硅.b)83%均聚型聚丙烯+15%接枝PP+2%二氧化硅.c)93%均聚型聚丙烯+5%高密度聚乙稀+2%二氧化硅.参考文献1张增民,吕荣侠等.塑料工业,1989,(1);312曹福志.优成树脂及塑料.1991,(2);133刘南安.付家瑞等.塑料科技.1998,(2);14李蕴能,章其忠等.工程塑料应用.1998,(6):85昊唯等.高分子.2000(1):996欧玉拳等.高分子.1996(1):597Rat~lloMS.WhileLR.J.App1.Polym.sci.1997,(2):505 8张弓等.高分子.1998,(5):5919张弓等.高分子.2000(6):306。
原位增容PP/POE共混物的制备及其性能的研究的开题报告一、研究背景随着科技的不断发展和人民生活水平的不断提高，人们对材料的要求也越来越高，其中原位增容材料是应用非常广泛的一类材料。
原位增容技术是利用特殊的化学反应，在材料的体积不变的情况下，实现材料密度的增加，从而提高其力学性能。
在原位增容材料的研究中，PP/POE共混物因其良好的物化性质、可塑性和成本效益而备受关注。
二、研究目的和意义本研究旨在制备一种高性能的原位增容PP/POE共混物，并对其性能进行深入的研究，探究原位增容技术在PP/POE共混物中的应用。
该研究的意义如下：1. 为原位增容技术在PP/POE共混物中的应用提供新的方法和思路。
2. 提高PP/POE共混物的物理机械性能，扩大其应用领域。
3. 探究原位增容技术对PP/POE共混物结构和性能的影响，促进材料科学研究的发展。
三、研究方法和内容本研究将采用以下方法：1. 选择适当的原位增容剂和POE共混，探究其对PP/POE共混物的影响。
2. 采用传统的熔融共混方法、离子掺杂方法以及化学反应方法，制备原位增容PP/POE共混物。
3. 对制备的原位增容PP/POE共混物进行显微结构、热性能、力学性能等性能测试，并与未增容的PP/POE共混物对比分析。
4. 对所得数据进行统计分析，并提出具体的结论和展望。
四、研究预期结果通过本研究，预期可以得出以下结果：1. 筛选出适合PP/POE共混物的原位增容剂和POE共混，确定最佳的制备工艺。
2. 制备出一种具有优异性能的原位增容PP/POE共混物，比未增容的PP/POE共混物具有更高的物理机械性能。
3. 探究原位增容技术对PP/POE共混物结构和性能的影响，为深入开展材料科学研究提供可靠的数据支持。
五、研究进度计划本研究将耗时约12个月，按以下进度进行：1. 前期调研和文献查阅（一个月）2. 选择原位增容剂和POE共混，确定制备工艺（两个月）3. 制备原位增容PP/POE共混物（三个月）4. 对制备的样品进行显微结构、热性能、力学性能等性能测试（四个月）5. 数据分析和论文撰写（两个月）六、参考文献1. Xuan X et al. Preparation and Properties of Original and Maleic Anhydride-Grafted Polypropylenes/POE in Situ Composites. Polymer Engineering & Science, Vol. 49, 2009.2. Luhua G et al. Preparation and properties of in situ nanoclay reinforced polypropylene/ethylene propylene rubber (PP/EPDM) thermoplastic vulcanizates (TPVs). Composites Science and Technology, Vol. 68, 2008.3. Zhao L et al. In situ toughened polypropylene through the addition of a poisson's ratio engineered ethylene/propylene copolymer. Journal of Applied Polymer Science, Vol. 116, 2010.。
聚合物共混物的流动性能估算上海北京顺德文章来自于塑料产业论坛（ ）聚合物共混物的性能估算历来是学术界热衷的事情，其目的主要在于探索材料结构以及混合物料在加工过程的演变机理、使用过程中的失效机理。
下面结合我自己在塑料行业的从业经历，谈谈聚合物掺混物（blends ）的性能估算，由于经历有限、阅读的文献有限，只是做个大概的总结。
1996年吴培熙、张留成写的《聚合物共混物改性》一书出版，这标志着我国第一本共混改性专著的诞生，它系统总结了共混改性的理论和实践，更多的是多外国的东西的总结。
在这本书里，作者总结了聚合物共混熔体的粘度，给出了非均相共混物熔体的粘度估算的上下限：上限值：η=η2+）（12121/)2/1()/(11ηφηηφ⨯+---------------------------------------------（1）下限：η=η1+）（11122/)2/1()/(1ηφηηφ⨯+- --------------------------------------------(2)式中，φ1、φ2—分别为组分1和组分2的体积分数；η1、η2—分别为组分1、组分2的粘度，η2＞η1；η—共混物的粘度。
Heitmiller 给出近似公式：η1=11ηW ＋22ηW -------------------------------------(3) 式中，η、η1、η2分别为共混物、组分1及2的熔体粘度；W1及W2---为别为组分1和组分2的熔体粘度2004年，化学工业出版社出版了郑州大学王经武写的《塑料改性技术》一书，该书基本套路与吴培熙的《聚合物共混物改性》类似，对新文献做了更多的总结和充实。
该书讲流动性能没有超过吴培熙的书。
2004年科学出版社出版了《聚合物共混物：组成与性能》，该书是吉林大学的一群老师和学生翻译的国外名著，原著由美国D.R.保罗和英国的C.B.巴克纳尔撰写。
原著从1978年就出版了，2000年出了新版。
辐射增强PP／LDPE共混体系力学性能的研究
杨慧丽;姚占海
【期刊名称】《辐射研究与辐射工艺学报》
【年(卷),期】1997(015)004
【摘要】研究了在多官能团单体－三烯丙基异腈脲酸酯存在下，ＰＰ／ＬＤＰＥ共混物的辐射效应，并用ＳＥＭ，ＤＳＣ和动态力学性能对其形态结构和相容性进行了表征。
结果表明；通过添加三烯丙基异腈脲酸酯，用辐射可以强化ＰＰ／ＬＤＰＥ共混物的相间结合力，改善共混物的相容性，从而提高共混物的力学性能。
【总页数】5页(P205-209)
【作者】杨慧丽;姚占海
【作者单位】中国科学院长春应用化学研究所;中国科学院长春应用化学研究所【正文语种】中文
【中图分类】O631.34
【相关文献】
1.环氧化EPDM对PBT/LLDPE共混体系的微观形态及力学性能的影响研究 [J], 卞军;何飞雄;蔺海兰;王刚;周强;杨峰
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3.辐射增强PP／BR共混体系的力学性能 [J], 杨慧丽; 张春静
4.PA1010/LLDPE/LLDPE-IAH共混体系力学性能研究 [J], 李文斐
5.辐射增强PP/TAIC(TMPTMA)/PE共混体系相界面反应的研究——(Ⅰ)多官能团单体对形态结构及力学性能的影响 [J], 姚占海;杨慧丽;徐俊
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收稿日期：562010-07-12PP/POE共混物力学性能研究Study on Mechanical Properties of PP/POE Blends作者简介：梁基照(1953—)，男，博导，教授，已发表论文300余篇。
梁基照，马文勇 Liang Jizhao, Ma Wenyong- 华南理工大学机械与汽车工程学院，广东 广州 510640- School of Mechanical and Automotive Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640,China摘 要 :用双螺杆挤出机制备了聚丙烯（PP）/聚烯烃弹性体（POE）共混物，研究了POE用量对PP/POE共混物冲击性能、拉伸性能及弯曲性能的影响。
结果表明：随着POE含量的增加，PP/POE共混物的冲击强度明显提高；拉伸强度及拉伸模量、弯曲强度及弯曲模量、断裂伸长率及断裂强度均减小。
Abstract :The PP/POE blends were prepared by using a twin-screw extruder, and effects of POE content on impact property, tensile property and flexural property of PP were studied. The results show that with the increase of POE content, the impact strength of PP/POE blends increases significantly; the tensile strength and tensile modulus, the flexural strength and flexural modulus, elongation at break and breaking strength of blends all decrease. 关键词 :聚丙烯；聚烯烃弹性体；共混物；力学性能Key words : PP; POE; Blends; Mechanical property文章编号：1005-3360（2010）11-0056-03聚丙烯（PP）是一种通用热塑性塑料，具有密度低、力学性能优异、易于成型加工以及耐腐蚀等一系列优点，应用非常广泛。
但PP的最大缺点是脆性大，耐寒性差；其次是收缩率大，抗蠕变性差；与传统工程塑料相比，PP的耐候性及抗老化性较差[1]。
为优化PP性能，国内外学者对其进行了大量改性研究。
聚烯烃弹性体（POE）属于乙烯-辛烯共聚物，具有较窄的分子量分布，均匀的短支链分布，这种弹性体具有优异的力学性能、良好的低温性能、优异的耐热、耐老化和抗紫外线性能[2-3]。
由于POE与PP具有良好的性能互补性及相容性，形成的PP/POE共混物具有优异的冲击性能，因此用POE与PP共混成为PP增韧改性的重要方法之一[4]。
1 实验部分1.1 原料PP ，CJS-700G ，密度0.91 g/cm 3，熔体流动速率12 g/10 min ，中国石化股份有限公司广州分公司；POE ，Engage 8150，密度0.87 g/cm 3，熔体流动速率0.5 g/10 min ，美国杜邦公司。
1.2 仪器与设备高速混合机，GH-10，北京塑料机械厂；电热真空干燥箱，ZK0258B，上海实验仪器有限公司；同向双螺杆挤出机，TES-20/600-4-42，南京瑞亚弗斯特高聚物装备有限公司；注射机，JPH50，广东鸿利机器有限公司；微机控制电子万能拉力试验机，CMT4140，深圳市新三思材料检测有限公司；悬臂梁冲击试验机，XJU-22，承德试验机有限责任公司；扫描电子显微镜，S-3700N ，日本日立公司。
1.3 试样制备按配方（PP 100份，POE分别为5、10、15、20、25、30份）将混合料用高速混合机进行简单混合后，投入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出温度185~195℃，螺杆转速100 r/min。
粒料经干燥后注塑成标准拉伸样条，注射机机筒温度190~210℃，模温40~50℃。
加工与应用文献标识码 : A中图分类号 : TQ325.14DOI:10.15925/ki.issn1005-3360.2010.11.007571.4 性能测试悬臂梁冲击强度按GB/T 1843—1996测定；拉伸性能按GB/T 1040—1992测定，拉伸速率50 mm/min；弯曲性能按GB/T 9341—2000测定，弯曲速率20 mm/min。
2 结果与讨论2.1 POE对PP/POE共混物冲击性能的影响图1为POE对PP/POE共混物冲击性能的影响。
从图1可以看出，随着POE用量的增加，PP/POE共混物V型缺口及无缺口冲击强度均升高，当POE用量在10份左右时，PP/POE共混物发生脆韧转变。
由于POE与PP基体具有较好的相容性，POE粒子尺寸小、分散均匀，且与PP基体结合良好（图2），当受到强大外力冲击时，分散的POE粒子作为大量的应力集中点，可在PP中引发银纹和剪切带，随着银纹在其周围支化进而吸收大量的冲击能，同时在大量银纹之间应力场相互干扰，降低了银纹端的应力，阻碍了银纹的进一步扩展，因而使材料的韧性大幅度提高[5-6]。
ᰐ㕪ਓߢࠫᕪᓖ/(k J ·m -2)POE ⭘䟿 ԭV ර㕪ਓߢࠫᕪᓖ/(k J ·m -2)图1 POE对PP/POE共混物冲击强度的影响Fig.1 Effect of POE content on impact strength of PP/POE blends图2 PP/POE共混物冲击断面的SEM照片（POE用量30份）Fig.2 SEM photograph of impact fracture surface of PP/POE blends（POE: 30phr）2.2 POE对PP/POE共混物拉伸性能的影响图3显示了不同POE用量的PP/POE共混物在拉伸过程中应力与应变之间的关系。
从图3可以看出，在应力达到最大值之前，应力随着应变的增加线性提高，原因在于材料处在弹性形变阶段；当应力达到最大值后，试样开始出现颈缩，应力迅速减小；当应力减小到某一恒定值后，试样出现较长的颈缩带，应力不再随应变的变化而变化；经历较长的颈缩后试样最终断裂，断裂过程非常迅速。
501001502002503003505101520253035ըᓄ࣋/M P aըᓄਈ/mm1234567POE用量/份：1—0； 2—5； 3—10； 4—15； 5—20； 6—25； 7—30图3 PP/POE共混物在拉伸过程中应力与应变的关系Fig.3 Relationship between stress and strain of PP/POE blends duringtensile process图4为POE对PP/POE共混物拉伸强度和拉伸模量的影响。
从图4可以看出，随着POE用量的增加，PP/POE共混物的拉伸强度逐渐下降。
这是因为POE的强度较低，混合在PP基体中的POE粒子在拉伸过程中易形成空穴，降低了共混物的拉伸强度；另一方面，非晶体的POE加入到PP中，破坏了其分子排列的规整性，降低了PP的结晶度，导致拉伸强度下降[7]。
另外，随着弹性体POE用量的增加，PP/POE共混物的拉伸模量亦减小。
这是由于POE本身是一种弹性体，其模量较低，因此，随着POE用量的增加，共混物的刚性下降[8]。
POE ⭘䟿 ԭըᕪᓖ/M P aը⁑䟿/M P a图4 POE用量对PP/POE共混物拉伸强度和拉伸模量的影响Fig.4 Effect of POE content on tensile strength and tensile modulus ofPP/POE blends图5为POE对PP/POE共混物断裂伸长率和断PP/POE共混物力学性能研究58PP/POE共混物力学性能研究裂强度的影响。
从图5可以看出，PP/POE共混物的断裂伸长率和断裂强度随POE用量的增加而逐渐减小。
这是因为POE模量低，在拉伸过程中易发生变形而与基体脱离，破坏了基体的连续性，使得断裂伸长率及断裂强度减小[9-10]。
POE ⭘䟿 ԭᯝ㻲ը䮯⦷/%ᯝ㻲ᕪᓖ/M P a图5 POE用量对PP/POE共混物断裂伸长率和断裂强度的影响Fig.5 Effect of POE content on elongation at break and breaking strengthof PP/POE blends2.3 POE对PP/POE共混物弯曲性能的影响图6显示了不同POE用量的PP/POE共混物在弯曲过程中应力与应变之间的关系。
从图6可以看出，随着POE用量的增加，在同一弯曲应变下，PP/POE共混物的弯曲应力逐渐减小。
其原因在于，低模量的POE粒子填充在PP基体中，降低了PP/POE 共混物整体的弯曲刚度，且随着POE含量的增加，这种削弱的作用越显著。
0510152010203040ᕟᴢᓄ࣋/M P aᕟᴢᓄਈ/mm1234567POE用量/份：1—0； 2—5； 3—10； 4—15； 5—20； 6—25； 7—30图6 PP/POE共混物在弯曲过程中应力与应变的关系Fig.6 Relationship between stress and strain of PP/POE blends duringflexural process图7为POE用量对PP/POE共混物弯曲强度和弯曲模量的影响。
从图7可以看出，随着POE用量的增加，PP/POE的弯曲强度和弯曲模量均呈下降趋势。
一般来说，共混材料的强度和模量在一定程度上取决于填料粒子在基体中的分散和分布的均匀性以及两者之间的界面形态，低刚性的POE加入到PP基体中，破坏了其分子排列的规整性，降低了PP的结晶度及强度，造成了PP/POE共混物强度和模量削弱[11]。
POE ⭘䟿 ԭᕟᴢᕪᓖ/M P aᕟᴢ⁑䟿/M P a图7 POE用量对PP/POE共混物弯曲强度和弯曲模量的影响Fig.7 Effect of POE content on flexural strength and flexural modulus ofPP/POE blends3 结论（1）POE对PP有明显的增韧作用，增韧机理符合银纹-剪切带理论，随着弹性体POE用量的增加，PP/POE共混物冲击强度逐步提高。
（2）POE增韧PP时，会降低共混物的强度和刚性，随着弹性体POE用量的增加，PP/POE共混物的拉伸强度和拉伸模量均减小，弯曲强度和弯曲模量亦减小。
