韓 松， 彭錦雯， 黎 玲， 容北國(guó)， 劉遠(yuǎn)立， 鄧衛(wèi)星，3

（1.桂林理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 桂林 541004；2.桂林鴻程礦山設(shè)備制造有限公司，廣西 桂林 541000；3.桂林師范高等?？茖W(xué)校 化學(xué)與藥學(xué)系，廣西 桂林 541000）

0 引 言

高分子聚合物材料因其具有較高的體積電阻率和優(yōu)良的介電性能等天然優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于高壓直流電纜外皮、開(kāi)關(guān)插座和插線板等民用和工業(yè)電氣絕緣領(lǐng)域，尤其是價(jià)格低廉、化學(xué)穩(wěn)定性高和易加工的聚乙烯材料等[1-5]?？紤]到材料成本節(jié)約和不同應(yīng)用環(huán)境對(duì)聚合物材料電氣絕緣性能的要求不同等因素，通常會(huì)采用填充無(wú)機(jī)填料的方法對(duì)聚合物材料進(jìn)行改性，以制備復(fù)合材料[6-11]。

目前，使用的無(wú)機(jī)填料通常為碳酸鈣、滑石、蒙脫土和炭黑等[9]。李長(zhǎng)明等[6]采用蒙脫土填充聚乙烯樹(shù)脂制備了復(fù)合材料，并研究了復(fù)合材料的體積電阻率和電氣強(qiáng)度等性能，結(jié)果表明蒙脫土的加入，使復(fù)合材料中引入了更多的陷阱能級(jí)，改善了載流子濃度和遷移率，提升了復(fù)合材料的耐電老化性能。O E GOUDA 等[7]采用K10 黏土和高密度聚乙烯（HDPE）制備了納米黏土/HDPE 復(fù)合材料，并在200 Hz～2 MHz 的高頻范圍內(nèi)研究復(fù)合材料的相對(duì)介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)等電性能，結(jié)果表明填料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時(shí)，復(fù)合材料的絕緣電阻和電氣強(qiáng)度最佳。

伴隨著礦山資源被大量開(kāi)發(fā)，導(dǎo)致環(huán)境被嚴(yán)重破壞。隨著人們環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，我國(guó)環(huán)保法規(guī)日益完善，碳酸鈣、滑石、蒙脫土等無(wú)機(jī)填料的開(kāi)采面臨環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的巨大壓力。黑色頁(yè)巖是沉積地殼中廣泛存在的一種巖石組合，主要是在缺氧或貧氧條件下形成的黑色細(xì)粒泥質(zhì)巖層，富含有機(jī)質(zhì)和分散狀硫化礦物[7]。我國(guó)西南地區(qū)的黑色頁(yè)巖多暴露于地表或很薄的土層下面，在溫濕氣候條件下易形成具有較強(qiáng)腐蝕性的酸性環(huán)境[11]，如果將其合理地、科學(xué)地加工，有望代替或部分代替碳酸鈣、滑石粉等填料。且黑色頁(yè)巖資源豐富、價(jià)格低廉，利用黑色頁(yè)巖代替?zhèn)鹘y(tǒng)填料，不僅可以顯著降低橡塑制品的成本，而且開(kāi)采后加以復(fù)墾修復(fù)能夠減少環(huán)境災(zāi)害[12]。

近年來(lái)隨著頁(yè)巖油氣的開(kāi)發(fā)，裂解油頁(yè)巖渣得到關(guān)注和研究[13-17]。然而黑色頁(yè)巖的研究較為滯后，我國(guó)的頁(yè)巖因富含有機(jī)碳，多被用來(lái)制做頁(yè)巖磚，起到節(jié)約燃料的作用，但浪費(fèi)了頁(yè)巖資源[18]。馬濱等[12]對(duì)頁(yè)巖進(jìn)行了原位改性，利用在天然橡膠中預(yù)先混入的硬脂酸，通過(guò)混煉過(guò)程對(duì)黑色頁(yè)巖進(jìn)行原位改性制備了黑色頁(yè)巖粉與炭黑復(fù)合填充的天然橡膠，結(jié)果表明用10份硬脂酸原位改性的黑色頁(yè)巖粉與20 份炭黑復(fù)合填充的天然橡膠表現(xiàn)出優(yōu)異的拉伸性能和耐老化性能。

關(guān)于黑色頁(yè)巖作為填料對(duì)HDPE力學(xué)性能和電性能的影響尚未開(kāi)展任何研究，本文對(duì)桂林地區(qū)的黑色頁(yè)巖基本構(gòu)成及結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，首次利用偶聯(lián)劑與表面活性劑修飾制備黑色頁(yè)巖/HDPE 復(fù)合材料，研究偶聯(lián)劑和陰陽(yáng)離子表面活性劑對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能和電性能的影響。

1 試 驗(yàn)

1.1 主要原材料

高密度聚乙烯（HDPE，牌號(hào)為DMDA-8008），中國(guó)石油天然氣股份有限公司獨(dú)山子石化分公司；黑色頁(yè)巖（粒徑為10 μm），桂林鴻程礦山設(shè)備制造有限公司；抗氧劑1076、聚乙烯蠟（Luwax?A，分子量為7 000 g/mol），BASF公司；硬脂酸（SA）、十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）、十八烷基三甲基溴化銨（OTAB）、十二烷基硫酸鈉（SDS）、十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）、鋁酸酯偶聯(lián)劑（ACA-DL411）、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560），西隴科學(xué)有限公司。

1.2 材料制備

將黑色頁(yè)巖、樹(shù)脂基體、助劑以20∶1∶1 的質(zhì)量比在120℃條件下用高速混合機(jī)混合20 min，按照不同的偶聯(lián)劑與活性劑的組合共分為5 組：(a)ACA+CTAB、(b)ACA+SDBS、(c)KH560+CTAB、(d)KH560+OTAB、(e)KH560+SDS。混合均勻后的原料用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒，擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速為130 r/min，分段式溫度分別設(shè)定為140、145、150、155、160、160、160、160、160、170℃。將制備的5 組復(fù)合材料顆粒放入烘箱，設(shè)定溫度為70℃烘干4 h。烘干后的顆粒用立式注塑機(jī)制備樣條，注塑壓力為7～9 MPa，料筒分段式溫度分別設(shè)定為170、170、170、180℃。制備的樣條在室溫下放置24 h 后進(jìn)行相關(guān)測(cè)試。

1.3 測(cè)試與表征

拉伸強(qiáng)度利用深圳三思縱橫科技股份有限公司生產(chǎn)的UTM4503SLXY 型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試方法按照GB/T 1040.2—2006 相關(guān)要求進(jìn)行，拉伸速度為50 mm/min；沖擊強(qiáng)度利用深圳三思縱橫科技股份有限公司生產(chǎn)的PTM7000 型塑料擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試方法按照GB/T 1843—2008 相關(guān)要求進(jìn)行，樣條為A 型缺口，擺錘能量為2.75 J；熱分解行為利用德國(guó)耐馳公司生產(chǎn)的STA-449F5 型綜合熱分析儀進(jìn)行測(cè)試，氮?dú)夥諊?，升溫速率?0℃/min，測(cè)試溫度為50～800℃；復(fù)合材料的斷面形貌利用日立高新技術(shù)公司生產(chǎn)的S-4800 型場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡進(jìn)行測(cè)試，將樣條采用液氮低溫處理后迅速折斷得到脆性斷裂斷面，對(duì)斷面進(jìn)行噴金處理；復(fù)合材料的熔融指數(shù)按照GB/T 1845—2016 相關(guān)要求，利用承德市科承試驗(yàn)機(jī)有限公司生產(chǎn)的XNR-400 型熔體流動(dòng)速率測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)試，壓錘質(zhì)量為2.16 kg，溫度為190℃，刮料間隔為5 s；體積電阻率采用上海第六電表廠生產(chǎn)的PC68 型高阻計(jì)進(jìn)行測(cè)量；介電常數(shù)采用安捷倫公司生產(chǎn)的4294A 型阻抗分析儀進(jìn)行測(cè)試；黑色頁(yè)巖粉末元素組成利用美國(guó)熱電公司生產(chǎn)的ESCALAB 250Xi型X 射線光電子能譜儀進(jìn)行測(cè)定；黑色頁(yè)巖粉末的XRD 圖譜利用荷蘭帕納公司生產(chǎn)的X’Pert PRO 型X 射線衍射儀進(jìn)行測(cè)試，掃描范圍為5°～80°；黑色頁(yè)巖粉末的紅外光譜采用KBr 壓片法，利用美國(guó)熱電公司生產(chǎn)的Thermo Nexux 470 型紅外光譜儀進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 黑色頁(yè)巖成分組成及形貌研究

通過(guò)XRD、FTIR、TG、XPS、SEM 以及EDS對(duì)黑色頁(yè)巖的組成及形貌進(jìn)行研究。圖1為黑色頁(yè)巖粉末的XRD，從圖中可以看出衍射峰與PDF數(shù)據(jù)庫(kù)中SiO2的衍射峰匹配度極高，說(shuō)明黑色頁(yè)巖中含有大量SiO2晶體。

圖1 黑色頁(yè)巖的XRD圖譜Fig.1 XRD pattern of black shale

圖2 為黑色頁(yè)巖的紅外光譜圖，從圖中可以看出在波數(shù)為1 083 cm-1和800 cm-1處出現(xiàn)較強(qiáng)吸收峰，分別為Si-O-Si 的伸縮振動(dòng)峰和硅氧四面體的吸收峰，也與XRD 的結(jié)論相一致；波數(shù)為1 635 cm-1、3 419 cm-1處也出現(xiàn)了吸收峰，為黑色頁(yè)巖表面或結(jié)構(gòu)中由OH 基團(tuán)伸縮振動(dòng)產(chǎn)生對(duì)稱與不對(duì)稱的吸收峰；波數(shù)為3 617 cm-1處出現(xiàn)了結(jié)晶水或吸附水的吸收峰；波數(shù)為1 422 cm-1附近的吸收峰為羧酸鹽的對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰。

圖2 黑色頁(yè)巖的FTIRFig.2 FTIR of black shale

圖3 為黑色頁(yè)巖的熱失重曲線，從圖中可以看出黑色頁(yè)巖在溫度為50～200℃的質(zhì)量損失率為2.18%，主要為吸附水和結(jié)晶水的損失；溫度為200～467℃的質(zhì)量損失率為3.81%，主要為有機(jī)碳的裂解；第3 段分解實(shí)際起始和終止溫度為467℃和567℃，質(zhì)量損失率為5.43%，主要是一些碳酸鹽的熱分解；溫度為750℃后曲線基本平穩(wěn)，殘留率為87.62%。

圖4 為黑色頁(yè)巖的XPS 譜圖，從圖中可以看出黑色頁(yè)巖除含有Si 元素和O 元素外，還含有C 元素、S元素以及Al、Fe金屬元素。

圖4 黑色頁(yè)巖的XPS圖Fig.4 XPS diagram of black shale

圖5 為黑色頁(yè)巖的EDS 能譜圖，從圖中可以看出黑色頁(yè)巖元素組成與XPS 數(shù)據(jù)吻合度較高，還可以看出黑色頁(yè)巖中還含有少量K、Ca、Ti 和Mg 等金屬元素。以上測(cè)試結(jié)果說(shuō)明黑色頁(yè)巖中含有大量SiO2以及氧化鋁、有機(jī)碳、微量的硫化亞鐵和金屬氧化物。通過(guò)EDS 對(duì)黑色頁(yè)巖的各類元素進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明桂林地區(qū)頁(yè)巖的二氧化硅含量超過(guò)51%，黏土約占39%，有機(jī)碳約占8%，并含有少量金屬氧化物，這與地質(zhì)研究的結(jié)果基本一致[14]。

圖5 黑色頁(yè)巖的EDS測(cè)試結(jié)果Fig.5 EDS test results of black shale

圖6 為黑色頁(yè)巖的SEM 圖，從圖中可以看出頁(yè)巖粉末為不規(guī)則多層片狀結(jié)構(gòu)，平均粒徑為6.5 μm，片層平均厚度為10.75 nm，體現(xiàn)了黑色頁(yè)巖為沉積巖的納米堆疊特征。

圖6 黑色頁(yè)巖的SEM圖Fig.6 SEM image of black shale

2.2 不同偶聯(lián)劑及表面活性劑對(duì)黑色頁(yè)巖/HDPE復(fù)合材料熔融指數(shù)的影響

圖7為黑色頁(yè)巖/HDPE 復(fù)合材料熔融指數(shù)與頁(yè)巖質(zhì)量份的變化關(guān)系。從圖7 可以看出，隨著頁(yè)巖填充量的增加，黑色頁(yè)巖/HDPE 復(fù)合材料的熔融指數(shù)均呈現(xiàn)出先升高后下降的趨勢(shì)，當(dāng)頁(yè)巖填充量小于20份時(shí)，復(fù)合材料的熔融指數(shù)隨頁(yè)巖含量的增加逐漸升高，說(shuō)明HDPE 與黑色頁(yè)巖之間有較好的包裹作用，黑色頁(yè)巖提升了HDPE 的流動(dòng)性能。當(dāng)頁(yè)巖填充量超過(guò)20 份時(shí)，HDPE 與黑色頁(yè)巖開(kāi)始出現(xiàn)相分離，少量頁(yè)巖與HDPE之間無(wú)牢固的界面粘接，頁(yè)巖在復(fù)合體系中起到阻礙作用，因而復(fù)合材料的熔融指數(shù)開(kāi)始出現(xiàn)下降。黑色頁(yè)巖/HDPE 復(fù)合材料的熔融指數(shù)均為6.5～9.2，沒(méi)有大幅降低，為黑色頁(yè)巖/HDPE 復(fù)合材料的共混擠出以及注塑提供了良好的流動(dòng)性能，有利于頁(yè)巖的大量填充。

圖7 黑色頁(yè)巖/HDPE復(fù)合材料的熔融指數(shù)Fig.7 Melt index of black shale/HDPE composite

2.3 不同偶聯(lián)劑及表面活性劑對(duì)黑色頁(yè)巖/HDPE復(fù)合材料拉伸性能的影響

表1 為黑色頁(yè)巖/HDPE 復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度，純HDPE 的拉伸強(qiáng)度為24.43 MPa。從表1 可以看出，5 組不同配方的復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度較純HDPE均有所下降，每種配方基本都符合拉伸強(qiáng)度隨頁(yè)巖填充量的增加而降低的規(guī)律。拉伸強(qiáng)度最高的為KH560+OTAB 體系中頁(yè)巖填充量為5 份的復(fù)合材料，拉伸強(qiáng)度為24.41 MPa，拉伸強(qiáng)度最低的為ACA+CTAB 體系中頁(yè)巖填充量為50 份的復(fù)合材料，拉伸強(qiáng)度為22.16 MPa。盡管黑色頁(yè)巖降低了復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度，但頁(yè)巖填充量達(dá)到50 份時(shí)，黑色頁(yè)巖/HDPE 復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度仍超過(guò)22 MPa，為頁(yè)巖的大量填充及降低復(fù)合材料的加工成本提供了可能。通過(guò)對(duì)比表1 中偶聯(lián)劑相同情況下，不同離子表面活性劑對(duì)黑色頁(yè)巖/HDPE 復(fù)合材料拉伸性能的影響，發(fā)現(xiàn)含陰離子表面活性劑配合偶聯(lián)劑的復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度均高于含有陽(yáng)離子表面活性劑配合偶聯(lián)劑的復(fù)合材料。說(shuō)明相對(duì)于陽(yáng)離子表面活性劑，陰離子表面活性劑能更好地與偶聯(lián)劑產(chǎn)生協(xié)同作用，改善頁(yè)巖與HDPE 的相容性。當(dāng)頁(yè)巖填充量為50 份時(shí)，ACA+SDBS 配方的黑色頁(yè)巖/HDPE 復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度保持最高。與此同時(shí)，從含有KH560 偶聯(lián)劑配方中可以看出，烷基鏈相對(duì)較短的陽(yáng)離子表面活性劑的效果優(yōu)于烷基鏈相對(duì)較長(zhǎng)的陽(yáng)離子表面活性劑。

表1 黑色頁(yè)巖/HDPE復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度Tab.1 The tensile strength of black shale/HDPE composite

2.4 不同偶聯(lián)劑及表面活性劑對(duì)黑色頁(yè)巖/HDPE復(fù)合材料沖擊性能的影響

表2 為黑色頁(yè)巖/HDPE 復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度。從表2 可以看出，黑色頁(yè)巖的加入對(duì)復(fù)合材料的沖擊性能有較大的影響，沖擊強(qiáng)度均出現(xiàn)下降。其中ACA+SDBS體系的沖擊強(qiáng)度保持較好，當(dāng)頁(yè)巖填充量為50 份時(shí)，復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度為6.39 kJ/m2，說(shuō)明ACA+SDBS 體系可以更好地增加頁(yè)巖與HDPE之間的相互作用，降低頁(yè)巖的大量填充對(duì)復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度的負(fù)面影響。沖擊強(qiáng)度結(jié)果與拉伸強(qiáng)度變化規(guī)律有相似的情況，在偶聯(lián)劑相同的情況下，含有陰離子表面活性劑的配方?jīng)_擊強(qiáng)度綜合下降幅度低于含陽(yáng)離子表面活性劑配方的復(fù)合材料。

表2 黑色頁(yè)巖/HDPE復(fù)合材料的沖擊性能Tab.2 The impact strength of black shale/HDPE composite

2.5 黑色頁(yè)巖/HDPE復(fù)合材料斷面形貌研究

圖8 為頁(yè)巖填充量為15 份時(shí)黑色頁(yè)巖/HDPE復(fù)合材料的斷面形貌。

圖8 黑色頁(yè)巖/HDPE復(fù)合材料斷面SEM圖Fig.8 SEM images of black shale/HDPE composite

從圖8可以看出，5種體系的復(fù)合材料中均出現(xiàn)黑色頁(yè)巖發(fā)生破碎和片層剝離現(xiàn)象，頁(yè)巖片層厚度為80～300 nm。復(fù)合材料的斷面形貌也說(shuō)明頁(yè)巖與HDPE 基體之間仍有剝離的現(xiàn)象，HDPE 未能與頁(yè)巖形成“插層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)”，這也是造成黑色頁(yè)巖/HDPE 復(fù)合材料力學(xué)性能下降的主要原因。在ACA+SDBS 體系中，頁(yè)巖顆粒脫離HDPE 的現(xiàn)象較少，也說(shuō)明ACA+SDBS 體系能夠促進(jìn)頁(yè)巖與HDPE之間的相互粘接，在提高頁(yè)巖填充量的情況下，還可以保持復(fù)合材料的力學(xué)性能。

2.6 不同偶聯(lián)劑及表面活性劑對(duì)黑色頁(yè)巖/HDPE復(fù)合材料熱穩(wěn)定性能的影響

圖9 為黑色頁(yè)巖/HDPE 復(fù)合材料的熱重曲線。從圖9 可以看出，頁(yè)巖的填充基本不會(huì)影響復(fù)合材料的初始分解溫度，也不會(huì)影響復(fù)合材料的分解終止溫度，說(shuō)明黑色頁(yè)巖/HDPE 復(fù)合材料的熱分解主要以HDPE 的熱分解為主。隨著頁(yè)巖填充量的增加，黑色頁(yè)巖/HDPE 復(fù)合材料的殘留率逐漸增大，這主要是所填充頁(yè)巖的熱分解產(chǎn)物隨填充量增加而增加造成的。當(dāng)頁(yè)巖填充量為50 份時(shí)，ACA+CTAB 體系的殘留率最大，其值為37.1%，ACA+SDBS 體系的殘留率最小，其值為21.1%；而偶聯(lián)劑復(fù)配陽(yáng)離子表面活性劑體系的殘留率均大于陰離子體系，主要是由于陰離子促進(jìn)了偶聯(lián)劑和頁(yè)巖之間的相互粘接，在熱分解過(guò)程中，HDPE 也促進(jìn)了頁(yè)巖的分解，從而導(dǎo)致黑色頁(yè)巖/HDPE 復(fù)合材料體系體現(xiàn)出更小的殘留率。

圖9 黑色頁(yè)巖/HDPE復(fù)合材料的熱重曲線Fig.9 TG curves of black shale/HDPE composite

2.7 不同偶聯(lián)劑及表面活性劑對(duì)黑色頁(yè)巖/HDPE復(fù)合材料電性能的影響

表3為不同體系復(fù)合材料的體積電阻率測(cè)試結(jié)果，HDPE的體積電阻率為5.50×1016Ω·cm。

表3 黑色頁(yè)巖/HDPE復(fù)合材料的體積電阻率Tab.3 The volume resistivity of black shale/HDPE composite

從表3可以看出，隨著頁(yè)巖填充量的增加，復(fù)合材料的體積電阻率逐漸降低，這是因?yàn)閺?fù)合材料的體積電阻主要取決于載流子的遷移率，而載流子的遷移率主要取決于載流子的數(shù)量和復(fù)合材料中可以束縛載流子的陷阱數(shù)量[15]。由于黑色頁(yè)巖具有導(dǎo)電能力，頁(yè)巖填充量的增加使得復(fù)合材料中載流子數(shù)量增多且遷移變得更加容易，同時(shí)樹(shù)脂占比的減少也減少了束縛載流子的陷阱數(shù)量，導(dǎo)致出現(xiàn)復(fù)合材料體積電阻率隨著黑色頁(yè)巖填充量增加而降低的現(xiàn)象。即使不同體系復(fù)合材料的體積電阻率都有不同程度的降低，但仍能維持在1014Ω·cm 以上，復(fù)合材料依然具有較好的電絕緣性能。

圖10 為不同體系復(fù)合材料在頻率為104～106Hz 條件下的介電常數(shù)測(cè)試結(jié)果。從圖10 可以看出，隨著頁(yè)巖填充量的增加，復(fù)合材料的介電常數(shù)逐漸增大，黑色頁(yè)巖填充量為50 份時(shí)，介電常數(shù)較純HDPE 有所提高，而黑色頁(yè)巖填充量為5 份時(shí)，其介電常數(shù)會(huì)稍低于純HDPE。HDPE 材料為非極性電介質(zhì)，在交變電場(chǎng)下其介電性能通常不會(huì)受到影

圖10 黑色頁(yè)巖/HDPE復(fù)合材料的介電常數(shù)Fig.10 Permittivity of black shale/HDPE composite

響，此時(shí)影響復(fù)合材料介電常數(shù)的因素應(yīng)為黑色頁(yè)巖填料和HDPE 之間的界面相互作用[16]。在復(fù)合材料體系中，黑色頁(yè)巖顆粒的位阻作用會(huì)限制HDPE分子鏈的活動(dòng)能力和載流子的傳輸，影響材料在交變電場(chǎng)下的極化作用從而使復(fù)合材料的介電常數(shù)減?。欢?dāng)黑色頁(yè)巖顆粒含量增大時(shí)，團(tuán)聚效應(yīng)帶來(lái)的影響會(huì)使界面相互作用減小，同時(shí)帶來(lái)更多的偶極基團(tuán)，增強(qiáng)了極化作用，使復(fù)合材料的介電常數(shù)增大[16-17]?？傮w而言，黑色頁(yè)巖的加入對(duì)復(fù)合材料的介電常數(shù)影響較小，能較好地保持HDPE 材料的介電性能。

3 結(jié) 論

桂林地區(qū)的黑色頁(yè)巖為片層（厚度為10 nm）沉積而成的沙質(zhì)頁(yè)巖，二氧化硅含量達(dá)51%，并含有黏土礦物、有機(jī)碳以及少量的鉀長(zhǎng)石等。將黑色頁(yè)巖與HDPE 材料復(fù)合制備黑色頁(yè)巖/HDPE 復(fù)合材料，頁(yè)巖的填充降低了復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，但復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度仍超過(guò)22 MPa，體積電阻率仍能保持在1014Ω·cm以上，介電性能變化較小，絕緣性能下降較小，且不會(huì)明顯影響HDPE的熔融流動(dòng)性能，說(shuō)明黑色頁(yè)巖可以作為填料應(yīng)用到HDPE基絕緣材料中。