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《东华大学》 2011年
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热塑性聚烯烃和尼龙的增韧改性及其结构与性能的研究

程凤梅  
【摘要】:热塑性聚烯烃和尼龙(PA)都是缺口敏感性聚合物,众所周知,聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)因其良好的加工性能及价格相对低廉而得到了广泛应用,但刚性和韧性的不足限制了它们在工程领域的应用,PA是目前应用最广泛的一类工程塑料,由于吸水率大,稳定性差和缺口敏感,在工程应用中受到一定程度的限制。因此,提高PP、PE和PA的刚性和韧性就成为高分子科学界和工程界的一重要研究课题。本论文主要开展以下四个方面的工作:采用过氧化二异丙苯(DCP)降解PP,研究了三元乙丙橡胶(EPDM)增韧降解PP的结构与性能;刚性粒子玻璃微珠(GB)和纳米二氧化硅(SiO2)增韧PE的性能;ABS增韧PA6的结构与性能;抗冲改性剂乙烯-1-辛烯共聚物(POE)接枝甲基丙烯酸环氧丙酯(GMA)POE-g-GMA的制备及其对PA66的增韧。得到的主要结果有: 1.采用DCP对PP进行降解,制备了降解PP/EPDM共混物。通过测试不同温度下共混体系冲击强度,研究了降解PP/EPDM共混体系脆韧转变规律,得到了共混体系在脆韧转变点脆韧转变温度与EPDM含量关系。发现温度和EPDM含量对共混物的韧性和脆韧转变的影响是等效的,增加EPDM含量可以降低体系脆韧转变的温度。得到了共混体系在脆韧转变点临界粒子间距ID。与温度的关系,与弹性体增韧聚合物类似。SEM观察表明分散相在基体中分布均匀。常温下共混物的拉伸强度随着EPDM含量的增加而降低,断裂伸长率在EPDM含量0-12%内增加,超过12%后则减小。DSC、WAXD等研究结果表明,降解PP以均相成核的三维球晶方式生长,EPDM含量影响降解PP的结晶形态,影响晶粒的尺寸分布。 2.用GB和纳米Si02增韧PE,通过Izod缺口冲击强度测试、拉伸强度测试和扫描电子显微镜观察,研究了偶联剂处理、基体韧性和刚性粒子用量等因素对刚性粒子增韧PE共混体系微观结构和性能的影响。发现偶联剂可以明显改善GB和纳米Si02在PE基体中的分散。刚性粒子用量有一临界值,HDPE/GB共混体系临界值是25%,纳米Si02体系是3%,可见粒径越小填充量越小。从共混物冲击断面微观形貌可以看出共混物的冲击呈现韧性断裂,出现明显的塑性形变。 3.用ABS增韧nylon-6,以马来酸酐接枝聚丙烯和环氧树脂为增容剂,用双螺杆挤出机制备nylon 6/ABS共混物,通过扭矩测试、力学性能测试、微观形态分析和DSC分析,得出结论:增容剂环氧树脂和MAP能够减小分散相ABS与基体nylon 6间的张力,提高nylon 6/ABS共混体系的相容性,从而导致分散相ABS的尺寸减小,显著提高了共混体系的韧性。nylon 6/ABS共混体系拉伸强度和缺口冲击强度均得到提高,而热稳定性基本没变化,达到了增韧增强目的。 4.以DCP为引发剂,GMA为活性单体,采用熔融共混法制备抗冲改性剂POE-g-GMA,考察了影响POE-g-GMA接枝率的因素,最终确定出最佳工艺条件为:DCP含量取0.5%,GMA含量在6%,反应温度取170℃,反应时间6-10min。采用最佳工艺制备抗冲改性剂POE-g-GMA,测得其接枝率为4.1%。然后用POE-g-GMA增韧PA66,测试了共混物的力学性能,发现POE-g-GMA能够有效地增韧PA66,POE-g-GMA含量达到30%时,共混物的缺口冲击强度提高到基体PA66的4倍左右。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ320.1

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