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《东北师范大学》 2008年
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纳米-CaCO_3/OMMT/HDPE三元复合塑料的制备和性能研究

戴欣  
【摘要】: 高密度聚乙烯(HDPE)是一种通用塑料,其化学性质稳定,在管道生产、包装工业等多个领域都有广泛的应用,但其强度低,易变形,不耐热,易燃烧,这极大地限制了它的应用范围。采用物理改性的方法向高密度聚乙烯塑料中添加无机纳米粒子制得纳米复合塑料,可以提高HDPE的性能,扩大HDPE的应用领域。 常用的无机纳米粒子有球状的纳米碳酸钙和片层状的蒙脱土(MMT)等,纳米碳酸钙的加入能改善HDPE的冲击性能及弹性模量,但是对复合塑料的拉伸性能贡献不大,加入MMT能改善HDPE的拉伸强度,并且由于结晶成核作用,能使复合塑料的热力学性能得到显著的提高。文献中报道的多是向聚乙烯塑料基体中添加单一的某种无机纳米粒子,虽然某一方面的性能得到提高,但往往导致其他方面的性能的降低,因而改性的效果并不十分令人满意。 本文首先采用硬脂酸(SA)对纳米CaCO_3进行表面活化,考察了改性纳米CaCO_3、马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)分别或共同添加到高密度聚乙烯中形成的复合塑料的拉伸性能。结果表明:用7%(wt)硬脂酸改性的纳米CaCO_3,能较好地促使无机粒子的分散和与HDPE的结合,提高复合塑料的拉伸性能。PE-g-MAH的进一步嫁接作用,可延长硬脂酸分子链,加强硬脂酸和基体树脂之间的缠结作用,从而显著提高了复合塑料的拉伸强度。随后研究了两种不同形态的无机纳米粒子共同添加到高密度聚乙烯中对复合塑料性能的影响,制备了以HDPE为基体,添加了纳米碳酸钙和有机蒙脱土(OMMT)两种无机纳米粒子的nano-CaCO_3/OMMT/HDPE三元纳米复合塑料,并对其进行了力学性能、热力学性能、微观形态等方面的表征和对比研究,结果表明,三元纳米复合塑料在各方面的性能上均要比单一添加一种纳米粒子制得的二元纳米复合塑料优异,其中三元复合塑料与HDPE相比拉伸强度和拉伸弹性模量分别提高124.6%和302.7%,弯曲强度和弯曲弹性模量分别提高73.86%和58.97%,抗冲击强度提高27.25%。三元纳米复合塑料热分解温度比HDPE提高了30℃,结晶速率和耐热性能比HDPE也有所提高。这主要是由于三元纳米复合塑料中两种无机纳米粒子在聚乙烯基体中互相协同配合,共同提高了HDPE的各方面性能。
【学位授予单位】:东北师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TB383.1

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