收藏本站
《华中科技大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

聚丙烯/微、纳米二氧化硅复合材料的分散与性能

郑净植  
【摘要】:超细二氧化硅(包括微、纳米二氧化硅)由于其良好的光学透明性、生物相容性、物理与化学稳定性及可裁剪的表面性质等优点而被广泛应用。聚丙烯(PP)是用途广泛的通用塑料,与二氧化硅(SiO2)复合可提高其加工、力学、热稳定等性能,有望实现聚丙烯的工程化。如何实现SiO2在聚丙烯基体中的均匀分散及提高两相的界面相容性是制备聚丙烯/SiO2复合材料的关键。本论文分别采用改性SiO2和二氧化硅聚合物复合微球为填料,通过熔融共混和注塑成型的方法制备了PP/微、纳米SiO2复合材料,系统研究了SiO2在PP基体中的分散及复合材料的结构与性能。具体研究内容及主要结果如下: (1)采用马来酸酐接枝氢化苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯嵌段共聚物(MA-SEBS)作增容剂,通过熔融共混和注塑成型的方法制备了PP/SiO2纳米复合材料。研究了MA-SEBS对复合材料的分散状态、力学性能、结晶形态及结晶及熔融行为的影响。结果表明MA-SEBS起到了界面相容剂的作用,降低了纳米SiO2的团聚,改善了其在PP基体中的分散,显著提高了复合材料的冲击强度;MA-SEBS使SiO2在PP结晶过程中能更好地起到异相成核作用,提高了复合材料中PP相的结晶温度,使PP形成尺寸更小、结构更完整的球晶。 (2)将甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)通过原位乳液共聚合的方法对纳米SiO2进行接枝改性;将改性SiO2与PP复合制备了PP/纳米SiO2复合材料。研究了接枝改性对SiO2表面性质、SiO2在PP基体中的分散、PP/SiO2复合材料力学性能和结晶、熔融行为的影响。 结果表明聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚丙烯酸丁酯(PBA)成功地接枝到了纳米SiO2表面,且可通过改变共聚单体的种类和配比调控SiO2表面接枝聚合物的溶度参数和模量;由于接枝在纳米SiO2表面的PMMA加强了SiO2的亲油性和异相成核能力,增强了纳米SiO2在PP基体中的分散性和界面粘合、降低了复合材料中PP的球晶尺寸,从而导致杨氏模量和韧性同时提高;与PP相容性更好的PBA对纳米SiO2的接枝改性进一步改善了SiO2粒子在PP中的分散和界面的粘结,使PP/SiO2复合材料的韧性进一步提高,但使复合材料的模量下降;相比PMMA或PBA的改性,用共聚物P (MMA-co-BA)对纳米SiO2粒子进行接枝改性能使PP/SiO2复合材料呈现出均衡的强度和韧性。 (3)利用溶胶-凝胶法和原位乳液聚合法,制备了以SiO2为核、P(MMA-co-BA)共聚物为壳的复合微球,将复合微球与PP熔融共混、注塑成型制备了均匀分散的PP/SiO2复合材料。研究了SiO2聚合物复合微球的粒径大小及其壳层厚度的影响因素,复合微球对PP/SiO2复合材料的分散、力学性能、结晶、熔融及非等温结晶动力学行为的影响。 结果表明通过改变SiO2胶体微球的粒径、MMA和BA的用量可以调控核-壳复合微球的粒径和壳层厚度;由于复合微球壳层的高分子链有效地阻止了无机粒子间的直接接触从而改善了SiO2粒子在PP基体的分散,同时壳层高分子链与基体间良好的相容性增强了PP与SiO2的界面粘结强度,有效地提高了PP/SiO2复合材料的冲击强度;SiO2复合粒子的粒径及壳层厚度对复合材料的力学性能有显著的影响,当复合粒子壳层厚度为15nm时,在不降低复合材料拉伸强度的情况下,使复合材料的冲击强度提高到纯PP的两倍;粒子脱粘、塑性银纹扩张和基体剪切屈服吸收冲击破坏产生的能量是造成复合材料韧性提高的原因;均匀分散的SiO2复合粒子对PP能够起到很好的结晶成核作用、提高复合材料中PP相的结晶温度;并通过Mo法准确地描述了PP/SiO2复合材料的非等温结晶动力学行为。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB383.1

免费申请
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 钱翼清,赵平,王卫华;烷基化纳米SiO_2/MMA乳液聚合物的表征及对PC的改性效果[J];复合材料学报;2003年01期
2 周彤辉;阮文红;王跃林;容敏智;章明秋;;原位接枝改性纳米二氧化硅/聚丙烯复合材料 Ⅰ:结构表征[J];复合材料学报;2006年02期
3 赫丽华;刘平桂;丁鹤雁;;聚己内酯/环氧树脂/SiO_2杂化材料的制备及性能[J];复合材料学报;2006年03期
4 容敏智,章明秋,潘顺龙,Friedrich K.;表面接枝改性纳米二氧化硅填充聚丙烯的结晶行为[J];高分子学报;2004年02期
5 欧玉春;刚性粒子填充聚合物的增强增韧与界面相结构[J];高分子材料科学与工程;1998年02期
6 任敏巧,张志英,莫志深,张宏放;高聚物结晶后期动力学过程的研究进展[J];高分子通报;2003年03期
7 王群,府寿宽,于同隐;乳液聚合的最新进展(上)[J];高分子通报;1996年03期
8 孙水升;李春忠;张玲;曹宏明;都海良;;纳米二氧化硅颗粒表面设计及其填充聚氯乙烯复合材料的性能[J];高校化学工程学报;2006年05期
9 刘雪宁,胡南,张洪涛,哈成勇,杨治中;改性高岭土对PP/高岭土纳米复合材料结晶性能的影响[J];中国科学(B辑 化学);2005年01期
10 张咏春,田明,张立群,耿海萍;二氧化硅制备、改性、应用进展[J];现代化工;1998年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王国建,李勇进,郑震;高分子合金技术及其理论研究进展[J];工程塑料应用;1999年01期
2 赫丽华,宁荣昌,孔杰;纳米粒子在聚合物增强增韧中的应用[J];工程塑料应用;2002年04期
3 徐涛,王建华,傅强,张孝仪,官德斌;表面处理对PUR-R/GF界面相结构及力学性能的影响[J];工程塑料应用;2002年12期
4 李海东,程凤梅,王宇明,任秀艳;聚丙烯的官能化及其与尼龙66相容性研究[J];工程塑料应用;2003年03期
5 杨非,原晓丽,赵瑞,张凤龙;阻燃硅烷交联聚乙烯在电缆上的应用[J];工程塑料应用;2003年05期
6 曹建军,郭刚,汪斌华,段小平,黄婉霞,涂铭旌;PP/TiO_2纳米复合材料的研制及其抗老化机理分析[J];工程塑料应用;2004年07期
7 吉海燕,周亚红,杨绪杰,陆路德,汪信;窄分子量分布聚甲基丙烯酸乙酯的合成及表征[J];工程塑料应用;2004年09期
8 周兴;刘亚青;孙友谊;王燕;;HDPE/Fe_3O_4纳米复合材料制备及力学性能研究[J];工程塑料应用;2008年07期
9 王伟山;易红玲;郑柏存;;纳米碳酸钙在运动草坪纤维中的应用研究[J];工程塑料应用;2008年08期
10 王士财;张晓东;李志国;;反应挤出PUR/MMT增强增韧PVC材料研究[J];工程塑料应用;2009年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵梓年;沈惠玲;;UHMWPE非等温结晶行为及其微孔膜形态结构的研究[A];第二届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2005年
2 董靖;邹汉法;;胆红素吸附剂的制备和应用[A];中国化学会第28届学术年会第7分会场摘要集[C];2012年
3 梁基照;吴向东;刘兴瑜;杨卫国;周兴求;唐国俊;;空心玻璃微珠填充聚氯乙烯复合材料拉伸力学性能的研究[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年
4 李伟;张兴祥;;聚乳酸纳/微胶囊技术及其应用[A];第六届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2006年
5 于春雷;张军杰;汪国年;胡丽丽;姜中宏;;氧氟碲酸盐玻璃析晶性质的研究[A];中国硅酸盐学会特种玻璃分会第三届全国特种玻璃会议论文集[C];2007年
6 刘益片;章明秋;容敏智;阮文红;;微米二氧化硅改性聚丙烯复合材料的力学性能研究[A];低碳技术与材料产业发展研讨会论文集[C];2010年
7 阮文红;章明秋;周彤辉;王跃林;容敏智;;原位接枝改性纳米二氧化硅/聚丙烯复合材料的性能研究[A];低碳技术与材料产业发展研讨会论文集[C];2010年
8 董伟;卢金山;;三元晶核剂Li_2O-A1_2O_3-SiO_2系微晶玻璃的晶化行为和性能研究[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
9 刁瑞玉;刘晨光;;以聚合物为原料的单分散微球的制备及其应用[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第2分册)[C];2010年
10 徐涛;王建华;傅强;张孝仪;官德斌;;表面处理对PUR-R/GF界面相结构及力学性能的影响[A];2002年中国工程塑料加工应用技术研讨会论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张贵军;聚丙烯酸酯/纳米氧化锡锑复合乳液的制备、表征及其在透明隔热涂料中的应用研究[D];华南理工大学;2010年
2 蔡小霞;聚合物基纳米复合微球的反应挤出技术与应用基础研究[D];华东理工大学;2011年
3 张爱敏;快速热循环注塑材料ABS/PMMA的物理改性及其成型性能研究[D];山东大学;2010年
4 罗丹;锂离子电池用凝胶聚合物电解质的设计、制备及表征[D];浙江大学;2010年
5 张志奋;浆膜动态性能研究及其在蒙脱土掺杂浆料改性效果评价中的应用[D];东华大学;2010年
6 张鹏;聚醚醚酮双重熔融行为、耐溶剂性及溶剂诱导结晶的研究[D];吉林大学;2011年
7 安冬敏;稻壳生物质资源的综合利用[D];吉林大学;2011年
8 刘晓;高介电常数聚芳醚酮基纳米复合材料的制备及其性能研究[D];吉林大学;2011年
9 王小涛;聚偶氮苯中空微球的结构调控与响应性行为[D];华中科技大学;2011年
10 胡丽华;混杂型光引发剂的合成、光引发行为及其有机/无机杂化材料的研究[D];中国科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周永辉;PMMA基功能化多壁碳纳米管复合材料的制备和性能[D];郑州大学;2010年
2 陈朝中;无定形聚合物力学行为的应变率依赖性研究[D];湘潭大学;2009年
3 张强;β-环糊精/N-异丙基丙烯酰胺微球的合成及其释药性能研究[D];河南工业大学;2010年
4 刘妍;新型含呫吨结构聚芳醚酮、聚芳醚砜的合成与表征[D];江西师范大学;2010年
5 周磊;振动力场对PP/PS/SBS共混物流变行为及相容性的影响[D];湖南工业大学;2010年
6 孙静;多孔聚合物微球制备及负载光致变色材料研究[D];北京服装学院;2010年
7 孙雨;尼龙6/1010共聚酰胺的制备及其结晶动力学的研究[D];华东理工大学;2011年
8 徐杰;稀土掺杂氟氧化物微晶玻璃的制备及近红外量子剪裁[D];华东理工大学;2011年
9 盛光佳;树枝化聚乳酸的合成及其载药微球制备的研究[D];华东理工大学;2011年
10 唐雪珍;微米级亲和凝胶载体的制备及其亲和吸附蛋白质研究[D];华东理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张宇东,姜文博,金日光;分散相对高分子合金增韧及脆/韧转变的影响[J];材料研究学报;2000年04期
2 李艳,付绍云,林大杰,张以河,潘勤彦;二氧化硅/聚酰亚胺纳米杂化薄膜室温及低温力学性能[J];复合材料学报;2005年02期
3 车吉泰,阎美兰,孙家珍;氧化镁辐射接枝烯类单体的研究[J];辐射研究与辐射工艺学报;1984年03期
4 董秀洁,周光辉,张景昌;PVC基纳米SiO_2复合材料电改性研究[J];纺织学报;2004年04期
5 吴其晔,杨文君,裘怿明;刚性有机填料同时增韧增强改性硬PVC韧性体的研究[J];高等学校化学学报;1993年03期
6 吴唯,徐种德;纳米刚性微粒与橡胶弹性微粒同时增强增韧聚丙烯的研究[J];高分子学报;2000年01期
7 冯威,张强,武德珍,李齐方,励杭泉,金日光;PPO/SEBS-g-MAH共混体系的形态结构与冲击性能[J];高分子学报;2000年05期
8 张志英;测定高聚物结晶动力学参数的非等温理论和方法[J];高分子通报;1994年03期
9 陈夕,黄丽,徐定宇;纳米材料的进展及其在塑料中的应用[J];国外塑料;1995年03期
10 曾晓飞,陈建峰,王国全;纳米CaCO_3/PVC复合材料结构形态与冲击性能[J];高校化学工程学报;2002年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 白红英,贾梦秋,毋伟,王金玲;纳米SiO_2的原位改性及在耐热涂料中的应用[J];表面技术;2003年06期
2 王周福;张保国;王玺堂;徐自伟;;纳米二氧化硅对刚玉浇注料性能与结构的影响[J];武汉科技大学学报(自然科学版);2005年04期
3 范基骏;李理弦;陈荣民;丛日竹;;纳米二氧化硅改性PVA胶粘剂的研究[J];纳米科技;2005年06期
4 孟祥胜;王鹏;毛桂洁;;聚乙烯醇/纳米二氧化硅复合薄膜的制备及性能[J];高分子材料科学与工程;2007年01期
5 孙贵生;俎建华;刘新文;童龙;;纳米二氧化硅表面改性及辐射引发接枝GMA的研究[J];辐射研究与辐射工艺学报;2007年05期
6 何奕锋;徐文彬;宾丽英;罗彬源;黎俞娟;萧婉莹;;纳米二氧化硅粉体的制备研究进展[J];材料开发与应用;2008年05期
7 刘琪;崔海信;顾微;林春梅;李颖;;硅烷偶联剂KH-570对纳米二氧化硅的表面改性研究[J];纳米科技;2009年03期
8 徐勇;黄高山;杨毅;张凌;;纳米SiO_2在水基体系中的分散稳定性研究[J];上海涂料;2009年06期
9 高慧;杨俊玲;;溶胶-凝胶法制备纳米二氧化硅[J];化工时刊;2010年04期
10 张兵;杨细飞;王晓梅;刘建军;何浩伟;龚春梅;蒋英芝;郑波;庄志雄;;纳米二氧化硅对HaCaT细胞谷胱甘肽还原酶表达及活力的影响[J];环境与健康杂志;2010年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李传常;任艳萍;唐爱东;杨艳;;不同干燥方法对纳米二氧化硅比表面积的影响[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(上)[C];2008年
2 王晓英;蔡旭;徐白;洪若瑜;李洪钟;;纳米二氧化硅的制备及应用[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(上)[C];2008年
3 黄逸夫;容敏智;阮文红;章明秋;;溶液接枝法改性纳米二氧化硅增强取向聚丙烯的研究[A];中国化学会第28届学术年会第18分会场摘要集[C];2012年
4 何文涛;鲁圣军;柳建宏;秦舒浩;于杰;;表面聚合物接枝包覆纳米二氧化硅的制备及其对聚氯乙烯材料的改性研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
5 阮文红;章明秋;周彤辉;王跃林;容敏智;;原位接枝改性纳米二氧化硅/聚丙烯复合材料的性能研究[A];低碳技术与材料产业发展研讨会论文集[C];2010年
6 王明辉;章明秋;容敏智;阮文红;;纳米二氧化硅/聚丙烯复合材料的动态流变行为研究[A];中国流变学研究进展(2010)[C];2010年
7 王宇;吴小军;杨伟;杨鸣波;;纳米二氧化硅凝胶的流变行为研究[A];中国流变学研究进展(2010)[C];2010年
8 吴春蕾;杨本意;刘莉;康旭;;纳米二氧化硅绝热材料研究进展[A];低碳技术与材料产业发展研讨会论文集[C];2010年
9 蔡旭;洪若瑜;;加压碳化法制备纳米二氧化硅[A];苏州市自然科学优秀学术论文汇编(2008-2009)[C];2010年
10 王云;张玲;胡彦杰;刘杰;李春忠;;纳米二氧化硅的气相法连续化表面改性研究[A];中国颗粒学会第七届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者;我省首个纳米二氧化硅项目开始建设[N];山西日报;2000年
2 顾云平 周卫红;纳米二氧化硅制备技术有突破[N];中国化工报;2003年
3 赵洪义;纳米二氧化硅复合水泥的制备[N];中国建材报;2010年
4 ;纳米二氧化硅气相燃烧制备技术通过鉴定[N];中国高新技术产业导报;2005年
5 本报记者 张晓艳 贾剑平;佳绩不改风采依旧[N];鄂尔多斯日报;2009年
6 本报记者 王宁;我省区域创新能力显著提升[N];贵州日报;2009年
7 实习记者 张乃文;首季完成工业项目投资超23亿[N];广元日报;2010年
8 齐中熙;我国将大力发展纳米材料[N];中国矿业报;2002年
9 记者 刘虹;我省两个纳米材料产品全国领先[N];山西日报;2003年
10 任荃;特种白炭黑实现中国造[N];文汇报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李阳;纳米二氧化硅颗粒致细胞多核作用及其相关机制的研究[D];吉林大学;2013年
2 杜忠君;气管滴注纳米二氧化硅颗粒致大鼠心血管毒性及其相关机制研究[D];吉林大学;2013年
3 蔺新丽;纳米二氧化硅颗粒肺毒性及其相关机制研究[D];吉林大学;2011年
4 张宏喜;稻壳主要组分的分离与应用基础研究[D];吉林大学;2011年
5 庞久寅;纳米二氧化硅—丙烯酸酯复合乳液制备、结构与性能的研究[D];中国林业科学研究院;2006年
6 于深;生物启发的高性能聚氨酯制备与结构性能研究[D];南开大学;2013年
7 王宝民;纳米SiO_2高性能混凝土性能及机理研究[D];大连理工大学;2009年
8 李海燕;薄膜电阻器用纳米SiO_2/环氧树脂复合涂料的制备与表征[D];天津大学;2004年
9 章坚;聚酰亚胺/二氧化硅复合材料的制备与介电性能研究[D];浙江大学;2005年
10 李富生;紫外光固化环氧丙烯酸酯/SiO_2(TiO_2)纳米复合涂层的研究[D];复旦大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高原;纳米二氧化硅的疏水改性及其在苯丙乳液和渗透汽化膜制备中的应用[D];长春工业大学;2011年
2 陆逊;纳米二氧化硅抗肝癌细胞活性及其机理研究[D];华东理工大学;2011年
3 李延洁;纳米二氧化硅的制备及表面改性的研究[D];苏州大学;2011年
4 叶张梅;纳米二氧化硅包裹绿色荧光蛋白作为生物荧光探针的研究[D];上海大学;2011年
5 廖茂荫;利用某金矿尾矿制备纳米二氧化硅的方法研究[D];广东工业大学;2012年
6 卢珊;纳米二氧化硅对小鼠胚胎发育影响的研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
7 侯玉婧;改性纳米二氧化硅用于丙烯酸聚氨酯防腐涂料的实验研究[D];华北电力大学;2012年
8 刘玺;纳米二氧化硅表面引发接枝尼龙6的制备及性能研究[D];湖南大学;2010年
9 叶雨佐;纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯复合乳液的制备与表征[D];华南理工大学;2011年
10 汤皓元;预混合氢氧焰燃烧制备纳米二氧化硅技术研究[D];昆明理工大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026