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《贵州大学》 2016年
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丙烯酸调控水滑石结构及接枝反应制备聚丙烯/水滑石复合材料

毕付英  
【摘要】:水滑石(LDH)是一种环境友好型无机材料,可以作为填料加入到聚烯烃中,不仅可以节约不可再生资源,还可以使聚烯烃获得更加优异的性能,从而逐渐成为研究热点。本文通过离子交换法将十二烷基磺酸钠先插入MgAl-CO3型水滑石层间以撑大层间距,使丙烯酸(AA)插层变得更容易,再将丙烯酸引入层间。将得到的十二烷基磺酸钠/丙烯酸插层的水滑石(AA-LDH)与聚丙烯(PP)、过氧化物引发剂共混之后于双螺杆挤出机中挤出,通过熔融插层反应和接枝反应制备聚丙烯/水滑石复合材料,得到最佳工艺条件,并通过差示扫描量热仪(DSC)研究复合材料的结晶行为。本文将为制备性能优异的PP/LDH复合材料提供一定的理论基础。主要研究论证如下:1.采用离子交换法制备十二烷基磺酸钠和丙烯酸同时改性的水滑石,考察了离子交换反应过程中的pH值、温度、时间、AA与LDH的摩尔比等因素对离子交换反应的影响。实验结果表明,通过对反应条件的控制,可以由碳酸根型水滑石前体得到十二烷基磺酸钠和丙烯酸插层的水滑石。采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)手段证实了十二烷基磺酸钠和丙烯酸已经取代水滑石层间原有的CO32-进入水滑石层间。通过层间距的变化量、插层率的计算和层间CO32-的残余量得到离子交换法的最佳反应条件为:pH=4、T=70℃、t=3h、AA/LDH的摩尔比为1。2.采用单一变量法研究了化学参数(接枝单体用量、引发剂用量)和加工参数(螺杆转速、螺杆温度)对AA-LDH和PP接枝反应的影响。通过FT-IR测定接枝产物的接枝率、测定复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度、测定凝胶率来比较,得到最佳工艺条件为:PP用量为100g时,SDS/AA-LDH用量为5.0g,DCP用量为0.2g,螺杆温度为190℃,螺杆转速为5Hz。此时的接枝率有最大值为1.45 wt%。3.通过研究复合材料的等温结晶行为发现,PP/AA-LDH复合材料的结晶速率随着AA-LDH含量呈现先上升后下降的趋势,接枝率高的复合材料的结晶速率越大。在添加物含量相同的情况下,AA-LDH和未改性LDH都对PP的结晶有促进作用,但AA-LDH比未改性LDH的成核效果更加显著。通过非等温结晶动力学的分析可知,接枝对PP结晶的成核和生长机理有两方面的影响:一是起成核作用,会促进PP的结晶;二是接枝物会破坏PP结晶的规整性,影响其结晶过程和规整度。
【学位授予单位】:贵州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TB332

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