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《大连理工大学》 2006年
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滑石粉等的表面改性及其填充PP的研究

田春香  
【摘要】:本文研究的主要内容包括:滑石粉、碳酸钙和硅灰石这三种无机填料的表面改性机理、工艺技术、表征及其填充PP复合材料性能的影响。研究工作中采用钛酸酯、铝酸酯、硼酸酯及硅烷偶联剂等表面改性处理剂,对滑石粉等填料进行表面改性处理,证明不同种类偶联剂存在一个最佳用量范围。通过接触角、活化率、吸油量等方法对改性效果进行评价。改性后填料对蒸馏水的接触角明显变大、吸油量下降、活化率基本上随着偶联剂用量增加而增大。这些结果表明,偶联剂处理改变了滑石粉等的表面极性,其表面由亲水性变为疏水性。偏光显微研究结果表明,改性后的填料更多地以原生状态粒子或低聚状态粒子形式存在,粉体粒子的分散性得到改善:粒度分布研究结果表明改性后填料的粒径变大,比表面积降低;用红外光谱对表面改性机理进行探讨,发现经丙酮抽提的改性填料在2850cm~(-1)和2920cm~(-1)处仍然存在偶联剂特征峰,表明偶联剂和填料表面之间存在化学键合作用。表面改性处理的无机填料更能发挥其作用,改性后填料粉体的吸油量降低,可以减小填料对增塑剂的吸附,降低制品成本。 选用处理效果较好的改性粉体作为填料,共混PP为基料,熔融挤出制备填充PP复合材料。对复合材料进行物理、力学、热性能,流动加工性能,红外谱图和偏光显微研究,结果表明,填充PP复合材料的刚性和耐热性较PP基体有所提高,热稳定性得到改善,其中热变形温度由127℃升高到142℃,热失重量降低了41.2%;在填料量小于20wt%,填充PP复合材料的MI有所提高,流动加工性良好;并且偶联剂有增塑、润滑作用,对MI提高有利。红外谱图显示填料与PP基体间的化学键合作用:偏光显微(PCM)研究表明,改性后填料能够均匀地分散在PP基体中,两者相容性提高;改性填料填充PP的力学性能较未改性填充有所提高,简支梁、悬臂梁缺口冲击强度分别由25.22KJ/m~2、50.69KJ/m~2提高到28.18KJ/m~2和52.56KJ/m~2,拉伸强度由33.93MPa提高到36.43MPa。X射线衍射(XRD)研究看出,滑石粉等填料都具有成核作用,加入后不改变PP基体的晶型,只提高结晶度,而滑石粉的成核性最强;电子扫描电镜(SEM)的断面形貌观察发现,改性滑石粉填充PP复合材料的断口处出现“网丝”结构,表明断裂时存在屈服和剪切现象,材料韧性好。在与针状硅灰石和粒状碳酸钙改性填充PP性能的对比研究中发现,滑石粉由于自身的片状结构和强成核作用,对填充PP复合材料具有较好的增韧、增强效果。本研究工作对于提高滑石粉的附加值,扩大PP的应用,具有重要的意义。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TQ327.8

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【引证文献】
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