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PP/弹性体/无机纳米粒子三元复合材料结构与性能的研究

顾圆春  
【摘要】:聚丙烯(PP)是一种综合性能优良、用途广泛的通用塑料,PP作为通用塑料高性能化的首选材料,日益引起各研究领域和工业部门的重视。通过合理的增韧增强改性,普通的PP在很多应用场合完全可以代替工程塑料。 本文采用新型聚烯烃热塑性弹性体-茂金属聚乙烯(POE)弹性体替代传统的乙丙橡胶(EPDM或EPR)对PP进行增韧改性,以POE为增韧剂,以纳米高岭土、纳米碳酸钙、纳米二氧化硅等为增强剂,将传统的弹性体增韧方法和新型的纳米粒子增强手段相结合,采用合金化技术和填充复合工艺,制得高性能的聚丙烯复合材料。并对PP/POE/无机纳米粒子三元复合材料进行了系统的结构和性能的研究,采用多种增强手段来提高弹性体增韧改性PP的刚度和强度。 研究结果表明:和传统的弹性体EPDM增韧PP相比,PP/POE共混体系具有突出的冲击韧性,且发生脆韧转变的临界弹性体含量较小;纳米高岭土,纳米碳酸钙和弹性体POE共同用于PP增韧时具有协同作用,呈现的并不是二者独立增韧作用的简单加和;纳米无机粒子对复合体系PP/POE还有增强作用,并大大减缓了因POE的加入而导致的复合体系强度的降低。 通过偏光显微镜观察及DSC分析发现,纳米粒子在PP熔融冷却过程中能起到明显的结晶诱导作用,使PP得以在较高的温度下结晶且使球晶尺寸变得细小而均匀;经过合适的表面处理后,或是在允许的范围内提高用量,纳米粒子对体系的这种结晶诱导作用将变得更加明显,这正是纳米粒子能对PP增强增韧的一个内在原因。在PP/POE/无机纳米粒子三元体系中,纳米粒子主要起增强作用,保持POE添加比例不变,随纳米粒子含量的增加,体系的拉伸强度先上升后下降;POE则赋予体系良好的韧性,纳米粒子的存在,在一定程度上能减缓因POE的加入而引起体系拉伸强度下降的幅度,进而使体系获得良好的综合力学性能。此外,通过不同的三元混合顺序的比较,发现纳米粒子在PP和POE两相间的不同分配比例对体系的力学改性效果也有一定的影响。结果表明:提高粒子在体


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