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聚丙烯/锂皂石复合材料的制备

钱鑫昌  
【摘要】:聚丙烯(PP)是五大通用塑料之一,具有价格低廉、原料来源广、易于加工等特点,近些年发展迅速,但是PP也存在收缩率大、低温脆性等缺点。弹性体与PP共混后可以大幅提高复合材料的韧性,但同时会降低材料的强度。而弹性体与刚性粒子同时改性PP则可以起到既增强又增韧的效果。聚烯烃弹性体(POE)相比EPDM等传统弹性体,有着耐候性更好,与PP相容性更好等优点,可以在低填充量下时使PP发生脆韧转变,是目前研究较多的弹性体。纳米硅酸盐粘土因其较大的长径比、良好的分散性与吸附性,被广泛应用于PP改性当中,蒙脱土、云母等是使用较多的硅酸盐粘土。合成锂皂石是人工合成粘土,具有片层直径均一、分散性好等优点,已发现对聚酰胺类水凝胶有较好的增强、增韧效果。本工作使用锂皂石对PP进行改性,制备了PP/锂皂石二元复合材料和PP/POE/锂皂石三元复合材料,主要工作内容如下: (1)采用三种不同的有机化改性剂对锂皂石进行了表面处理。红外光谱测试、热失重测试和亲水亲油性分析表明有机化改性剂成功的对锂皂石进行了修饰,改变了锂皂石的表面极性。 (2)采用聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)作为相容剂制备了PP/锂皂石二元复合材料。添加了有机化锂皂石后,复合材料的弯曲模量和弯曲强度有明显的提高,有机化锂皂石3#(用氯化十八烷基二乙醇铵盐处理)用量为3wt%、PP-g-MAH用量为2wt%时弯曲强度达到36.5MPa,相比纯PP提高了38%,弯曲模量达到1289MPa,相比纯PP提高了50%;有机化锂皂石3#用量为1wt%、PP-g-MAH用量为2wt%时拉伸强度达到24.6MPa,相比纯PP提高了约15%;锂皂石的加入使复合材料的冲击强度略有下降;SEM测试发现经过有机化处理后锂皂石在PP基体中分散性、结合性都有明显提高,分散平均粒径约为0.5um,未经处理的合成锂皂石在PP中的分散平均粒径约为1.5~2um。 (3)采用熔融共混法制备了PP/POE/锂皂石三元复合材料。分别采用两种共混顺序制备了复合材料:将锂皂石、PP和POE一次性挤出共混(方法1#);将锂皂石、POE密练共混后再与PP挤出共混(方法2#)。当POE用量为15wt%时,通过方法2#制备的PP/POE/锂皂石三元复合材料的低温冲击强度达到36.5KJ/m2,比纯PP和PP/POE二元复合材料分别提高了3.5倍和2.5倍;SEM测试表明,通过方法2#制备的三元复合材料中,锂皂石与POE形成了POE包裹锂皂石的“核-壳”结构,而通过方法1#制备的三元复合材料当中,锂皂石与POE独立分散与PP基体中。


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