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高岭土表面修饰及其在聚烯烃中的应用研究

邓玮  
【摘要】: 高岭土是层状硅酸盐黏土的一种,其作为功能性填料应用在高分子材料中,不仅可降低制品的成本,还有利于提升材料的刚性、热稳定性、阻燃性等功能特性。聚烯烃材料是世界上应用最为广泛的热塑性塑料之一,原料来源丰富,价格较低,易于成型加工,并且品种较多可满足不同的性能要求。但由于聚烯烃高分子链上不含极性基团,与极性的高岭土的界面性质不同,使高岭土不易在聚烯烃基体中均匀分散,也就使得复合材料不能达到优异的综合性能。 本文采用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂及偶联剂复配工艺分别对高岭土进行了表面修饰处理,并将高岭土应用在聚烯烃材料中制备了相应的聚丙烯(PP)及低密度聚乙烯(LDPE)复合材料,研究了高岭土对聚烯烃材料力学性能、热性能、电性能、晶型结构的影响,观察了其微观分散形态。主要内容及结论如下: 1.通过硅烷偶联剂(KH570)与钛酸酯偶联剂(NDZ201)修饰后,高岭土表面性质由亲水疏油变为亲油疏水,FT-IR表明两种偶联剂均能对高岭土粉体表面进行良好的有机修饰作用,SEM观察发现经偶联剂处理后高岭土团聚现象明显减弱,分散性有较大程度提高,晶片变的更加细小。 2.采用偶联剂复配方式修饰高岭土(KST)比单一偶联剂处理高岭土(KS、KT)或未经处理高岭土(KU)制备的PP复合材料综合力学性能更为优异,可达到既增强又增韧的效果,同时还提高了复合材料的刚性;XRD表明高岭土(KST)/PP复合材料的晶粒尺寸比纯PP有所减小;SEM可看出复配偶联剂修饰高岭土(KST)比未经修饰处理的高岭土(KU)在聚丙烯中的分散效果更好;DSC证明了高岭土(KST)在复合材料结晶过程中的异相成核作用;热失重分析结果显示高岭土的加入使得聚丙烯复合材料的耐热性有所提高。 3.采用复配偶联剂方式修饰高岭土(KST)比未经处理高岭土(KU)制备的LDPE复合材料综合力学性能更为优异;DMA表明高岭土的加入提高了复合材料的刚性和玻璃化温度;XRD表明偶联剂复配修饰高岭土(KST)在LDPE中形成了插层,且其晶粒尺寸比纯LDPE有所减小;SEM表明复配偶联剂处理高岭土(KST)在LDPE中的分散效果良好;电性能说明偶联剂复配能使高岭土更均匀的分散在LDPE中,从而体积电阻率比未经处理高岭土有所提升,介电常数则是随着高岭土含量的增加而上升。


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