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《浙江大学》 2004年
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纳米SiO_2增韧增强聚丙烯的研究

慕长江  
【摘要】: 利用无机纳米粒子对聚丙烯(PP)改性近年来受到了普遍的关注。目前常用的纳米粒子表面改性技术及复合材料制备工艺,达不到理想的增韧增强效果,并对纳米粒子改性PP增韧增强机理探讨不够深入。 本课题选用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂以及自制的马来酸酐接枝聚丙烯作为PP/SiO_2复合体系的界面增容剂,采用母粒法挤出工艺制备了改性PP。研究了不同增容剂、纳米SiO_2含量对复合材料的冲击强度、拉伸强度等力学性能;并利用差热扫描量热分析(DSC)、X射线衍射谱(XRD)、红外吸收光谱(IR)、扫描电镜(SEM)等分析,讨论了复合材料结构与性能的关系。 结果表明:硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂以及硅烷偶联剂—马来酸酐接枝聚丙烯复合增容剂对纳米PP/SiO_2复合材料获得了不同程度的增韧增强效果,硅烷偶联剂—马来酸酐接枝聚丙烯复合增容剂具有更好的增韧增强效果。对于不同的改性PP,纳米SiO_2粒子的填充都存在一个最佳值,随着填充量增大,出现团聚现象,导致各项力学性能随着掺入量的增加而降低。加入3%纳米SiO_2粒子,复合增容剂5份时复合材料力学性能最佳,相比纯PP其冲击强度提高48%、拉伸强度增加12%。 通过DSC及XRD对复合材料的结晶特性进行研究:纳米SiO_2粒子改性的复合材料的晶形为α晶形,与纯PP相同,熔点并无明显变化;纳米SiO_2具有成核剂的作用。在纳米SiO_2含量为1~5份时,PP的结晶温度以及结晶速率随着含量的增加而增加;结晶度随着纳米SiO_2,粒子的含量先增加然后下降。 通过对硅烷偶联剂—马来酸酐接枝聚丙烯共聚物作为界面改性剂改性PP微晶的研究,表明微晶尺寸变化与复合材料的力学性能有关;在界面附近形成择优取向的结晶层,促使基体发生屈服变形,提高了复合材料的韧性。 通过SEM研究了PP的断面形貌,发现纳米SiO_2粒子分散良好,起到了阻止裂纹的扩散,使基体树脂发生了屈服形变的作用,使得复合材料获得良好的增韧增强效果。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TB383

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