母料法制备聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料及悬浮法制备聚丙烯接枝丙烯酰胺的研究

【摘要】： 采用乳液聚合法制备了聚苯乙烯／蒙脱土纳米复合材料(PSMN)。采用XRD、 FT-IR、DSC和TGA对PSMN进行了表征。XRD表明，苯乙烯乳液聚合插层 Na-MMT可以获得一定的插层效果，蒙脱土(001)面片层间距由原土的1.27nm 增大到PS／Na-MMT复合材料中的1.59nm。使用不同用量的HTAB处理 Na-MMT，然后再进行苯乙烯的乳液聚合。结果发现，HTAB的使用对插层效 果影响很大。当HTAB的用量为Na-MMT质量的40％时，制得PSMN中蒙脱 土(001)面片层间距达到了4.37nm。而使用同等量HTAB处理Na-MMT制得的 O-MMT片层间距仅为2.96nm，这说明在苯乙烯乳液聚合插层O-MMT时，HTAB 与苯乙烯发生了协同作用。FT-IR也证明了聚苯乙烯分子确已插层进入蒙脱土片 层。DSC和TGA的结果表明，PSMN在热性能方面较纯树脂基体有明显的提高。 将制备出的PSMN母料与以聚丙烯(PP)为主体的树脂基体进行熔融共混， 制备出聚丙烯／蒙脱土纳米复合材料(PPMN)。分别采用XRD、力学测试、POM 和SEM对PPMN进行了表征。XRD表明，蒙脱土(001)面片层间距由PSMN 中的4.37nm继续增大到PPMN中的5.07nm，PPMN仍为插层型材料。蒙脱土 的加入诱导PP晶型发生转变，生成了聚丙烯β型球晶。力学测试显示，共混组 分的共同作用使PPMN具有良好的冲击性能。在其它共混组分含量不变的条件 下，随PSMN填充量的增加，复合材料缺口冲击强度逐渐提高，在蒙脱土填充 量为2wt％时达到最大值36.24kJ／m~2。继续增加PSMN的填充量，缺口冲击强度 开始下降。PSMN的加入对PPMN的拉伸强度无明显影响。POM照片表明， PPMN中PP球晶明显细化，这与聚丙烯β晶型的形成同为PPMN韧性提高的 原因。SEM照片显示，对比PP基体的典型脆性断面，PPMN冲击断面起伏较 大，形态更加丰富，具有显著的韧性断裂特征。 还采用悬浮接枝方法制备出聚丙烯接枝丙烯酰胺(PP-g-AM)，接枝率最高 可达1％以上。IR谱图证明了AM已接枝到PP大分子链上。采用DSC方法研 究了PP-g-AM的非等温结晶动力学。结果表明，Jeziorny法和Mo法均可较准 确的描述PP-g-AM的非等温结晶过程。PP接枝前后Avrami指数n无明显改变， 表明两者结晶机理基本相同。接枝产物的校正晶体增长速率常数Z_c略大于纯 PP。由Mo法计算得出，PP-g-AM的F(T)值略小于纯PP，表明接枝物的相对 结晶速率略大于纯PP。