学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）的增韧增强改性及其结构与性能研究

作　者: 魏刚
导　师: 黄锐
学　校: 四川大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT) 增韧增强核-壳结构增韧剂包覆 CaCO3、聚丙烯聚碳酸酯改性机理
分类号: TQ323
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
下　载: 1323次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载

内容摘要

当前,对现有高分子材料进行改性以获得综合性能优良的聚合物新材料是高分子材料科学研究的重要课题之一。作为结构材料的聚合物而言,强度和韧性是两项最重要的性能指标。PBT作为一种重要的热塑性工程塑料,广泛应用在汽车、电子、电器等行业。它具有高的结晶度和结晶速率、良好的耐化学药品性及优异的加工性能,已成为五大通用工程塑料中的一个重要成员。但纯PBT缺口冲击强度低的缺点,限制了其应用范围的进一步扩大。PBT通过与弹性体共混来改善冲击性能是目前广泛采用的方法。然而,单纯采用弹性体增韧PBT在获得高冲击韧性的同时,造成材料强度的大幅度下降。如何在增韧的基础上进一步提高材料的强度,成为高分子材料研究者努力追求的目标。本论文在传统的弹性体增韧PBT的基础上,采用弹性体(POE-g-MAH、E-MA-GMA)分别与CaCO3粒子、聚丙烯(PP)和聚碳酸酯(PC)并用以及ACR与聚碳酸酯(PC)并用对PBT进行增韧增强改性,较详细研究了共混物的力学性能与微观结构及其相互关系。提出了软壳-硬核粒子的“柔性应力释放”增韧机制,分析和探讨了软壳-硬核粒子的增韧增强作用。主要研究内容及结果如下:1. 两种官能化聚烯烃弹性体(POE-g-MAH、E-MA-GMA)对PBT具有显著的增韧作用。当弹性体用量达到15%时,共混物都发生脆韧转变,其缺口冲击强度分别从纯PBT的7.5 KJ/m2提高到50KJ/m2和53.9 KJ/m2。当弹性体用量进一步增加到20%时,共混物的缺口冲击强度分别提高到59.8KJ/m2和91 KJ/m2,但此时共混物的拉伸强度都有较大幅度的下降,从纯PBT的59.5Mpa下降到40Mpa以下。相比之下,PBT/E-MA-GMA共混物具有较高的强韧性能。DSC测试结果表明,两种弹性体具有与PBT不同的相容性,其中E-MA-GMA弹性体表<WP=4>现出与PBT之间有更强的组分间相互作用。2. 采用弹性体与CaCO3并用形成三相复合体系。考察了弹性体种类、加工方法、CaCO3粒径大小、弹性体及CaCO3用量、体系的相形态对复合材料结构与性能的影响。通过SEM观察发现,POE-g-MAH与纳米CaCO3并用时,无论采用直接添加或包覆添加方式,复合体系中都明显存在POE-g-MAH包覆纳米CaCO3的粗大颗粒,体系的力学性能较差。比较E-MA-GMA与两种粒径CaCO3并用时发现,采用直接添加方式时,复合体系都具有较好的冲击韧性和拉伸强度。相形态分析表明,E-MA-GMA与微米CaCO3以直接添加方式制备的复合体系中几乎没有包覆结构颗粒,分散相的颗粒均匀细小。而E-MA-GMA与纳米CaCO3无论采用直接添加或包覆添加方式都易形成包覆结构,不利于复合体系力学性能的提高。微米CaCO3采用直接添加方式时,E-MA-GMA与适量微米CaCO3并用具有协同增韧作用。3. 采用两种牌号的共聚PP分别与纯POE-g-MAH在双螺杆挤出机上进行熔融共混,制备了4种具有软壳-硬核结构的增韧改性剂(MPOE-g-MAH)。当纯POE-g-MAH与共聚PP(EPF30R)的配比为70/30时,所得增韧改性剂POEg2具有最佳的增韧效果。当POEg2含量达到15%时,共混物的缺口冲击强度从纯PBT的7.5KJ/m2提高到51.2KJ/m2,与15%的纯POE-g-MAH 弹性体增韧PBT具有相近的缺口冲击强度值。同时,共混物的拉伸强度还略有增加。采用熔体流动速率较低的EPS30R与纯POE-g-MAH共混制备的增韧改性剂,在PBT基体中的分散相变得粗大且不均匀,共混物的脆韧转变推迟。SEM显示,纯POE-g-MAH增韧剂使PBT共混物发生脆韧转变时,弹性体分散相颗粒产生塑性变形,诱发基体屈服而吸收能量。而MPOE-g-MAH增韧PBT时,分散相颗粒产生塑性变形和内部空穴化,诱发基体屈服来吸收能量。4. 研究了两种弹性体(E-MA-GMA、POE-g-MAH)分别与PC并用对PBT的增韧改性作用。未加入PC的PBT/E-MA-GMA共混物在E-MA-GMA含量达到15%时,发生脆韧转变,缺口冲击强度为51KJ/m2。当PBT与PC配比为70/30时,共混体系的脆韧转变明显提前,在E-MA-GMA含量达到10%时,共混物就由脆性断裂转变为韧性断裂,冲击韧性值达55.4 KJ/m2;当E-MA-GMA含量为15%时,共混物的缺口冲击强度进一步提高到95.8KJ/m2;再继续增加E-MA-GMA的含量,共混物的冲击韧性提高幅度变小。在PBT与PC配比为50/50情况下,当<WP=5>E-MA-GMA含量达到10%左右时,共混物的缺口冲击强度值达到93KJ/m2,同时拉伸强度达到54Mpa,共混物具有较高的强韧性。SEM分析发现,在高的PC用量时,PC分散相在PBT/PC/E-MA-GMA体系中不再呈近似球形的颗粒分布,而是呈现出极不规则的近似条状或片状的结构形态,且局部区域有形成连续相结构的趋势。POE-g-MAH与PC并用增韧PBT的结果表明,在同样的PBT与PC配比下,POE-g-MAH表现出比E-MA-GMA较差的增韧效果。5. 硬壳-软核结构共聚物(ACR)及其与PC并用对PBT的增韧改性研究表明:ACR与PBT之间的相容性不好,单独用ACR增韧改性PBT效果较差。加入PC组分时,ACR分散相颗粒得到细化,且发现ACR全部进入PC分散相内部形成PC包覆ACR的硬壳-软核结构分散相颗粒。当PC含量小于40%时,PC与ACR构成的包覆结构分散相以颗粒形状分散在PBT基体中;当PC含量大于40%时,PC与ACR构成的包覆结构则以连续相形式与PBT构成互穿网络的双连续相结构,这时在较少的ACR用量下,体系就发生脆韧转变。通过对PBT/PC/ACR体系的配方进行设计,发现PC含量为50%时,ACR含量仅为6%时,体系的缺口冲击强度达到80.5KJ/m2,拉?

全文目录

摘要  3-6
ABSTRACT  6-14
第一章绪论  14-51
  1.1 概述  14-15
  1.2 聚合物的增韧增强改性方法及其研究概况  15-35
    1.2.1 弹性体增韧  15-26
      1.2.1.1 弹性体增韧机理  15-21
      1.2.1.2 影响弹性体增韧的因素  21-25
      1.2.1.3 改性研究现状  25-26
    1.2.2 核-壳结构聚合物增韧  26-29
      1.2.2.1 增韧机理  27
      1.2.2.2 研究概况  27-29
    1.2.3 刚性粒子增韧增强  29-34
      1.2.3.1 刚性有机聚合物增韧增强  29-31
      1.2.3.2 刚性无机粒子增韧增强  31-34
    1.2.4 弹性体与刚性粒子或纤维并用增韧增强  34-35
    1.2.5 其它增韧增强改性方法  35
  1.3 PBT增韧增强改性的研究进展  35-41
    1.3.1 PBT树脂的生产应用概况  35-36
    1.3.2 PBT树脂的结构与韧性特征  36-37
    1.3.3 PBT增韧增强改性的研究进展  37-41
  1.4 本论文研究课题的提出及主要研究内容  41-43
    1.4.1 本论文研究课题的提出  41-42
    1.4.2 主要研究内容  42-43
  参考文献  43-51
第二章 PBT/弹性体共混物的性能研究  51-64
  2.1 引言  51-52
  2.2 实验部分  52-54
    2.2.1 实验原料  52
    2.2.2 实验设备和仪器  52
    2.2.3 试样制备  52-53
    2.2.4 性能测试与结构表征  53-54
  2.3 结果与讨论  54-62
    2.3.1 弹性体种类及用量对共混物力学性能的影响  54-55
    2.3.2 熔融与结晶行为  55-59
    2.3.3 相形态分析  59-62
  2.4 本章小结  62
  参考文献  62-64
第三章 CaCO3对PBT/弹性体共混物的影响  64-84
  3.1 引言  64-65
  3.2 实验部分  65-68
    3.2.1 实验原料  65
    3.2.2 实验设备和仪器  65-66
    3.2.3 试样制备  66-67
    3.2.4 性能测试与结构表征  67-68
  3.3 结果与讨论  68-82
    3.3.1 弹性体种类的影响  68-72
    3.3.2 加工方法的影响  72-77
    3.3.3 CaCO3粒径的影响  77-79
    3.3.4 不同E-MA-GMA用量下,微米CaCO3用量的影响  79-82
  3.4 本章小结  82-83
  参考文献  83-84
第四章 MPOE-g-MAH增韧PBT的结构和性能研究  84-102
  4.1 引言  84-85
  4.2 实验部分  85-87
    4.2.1 实验原料  85
    4.2.2 实验设备和仪器  85
    4.2.3 增韧改性剂和试样制备  85-86
    4.2.4 性能测试与结构表征  86-87
  4.3 结果与讨论  87-99
    4.3.1 不同配比的增韧改性剂对共混物结构与性能的影响  87-97
    4.3.2 不同牌号PP改性纯POE-g-MAH对共混物性能及形态的影响  97-99
  4.4 本章小结  99-100
  参考文献  100-102
第五章弹性体/PC并用增韧改性PBT研究  102-117
  5.1 引言  102-103
  5.2 实验部分  103-105
    5.2.1 实验原料  103
    5.2.2 实验设备和仪器  103
    5.2.3 试样制备  103-104
    5.2.4 性能测试与结构表征  104-105
  5.3 结果与讨论  105-115
    5.3.1 PC对PBT/E-MA-GMA共混物的影响  105-109
    5.3.2 不同PC用量对PBT/E-MA-GMA共混物的影响  109-112
    5.3.3 POE-g-MAH/PC并用增韧改性PBT的力学性能  112-114
    5.3.4 两种弹性体与PC并用增韧PBT效果的比较  114-115
  5.4 本章小结  115-116
  参考文献  116-117
第六章核-壳结构共聚物(ACR)及其与PC并用增韧改性PBT  117-130
  6.1 引言  117
  6.2 实验部分  117-119
    6.2.1 实验原料  117-118
    6.2.2 实验设备和仪器  118
    6.2.3 试样制备  118
    6.2.4 性能测试与结构表征  118-119
  6.3 结果与讨论  119-128
    6.3.1 PBT/ACR二元共混物的力学性能与相形态  119-120
    6.3.2 PC对PBT/ACR共混物的影响  120-126
    6.3.3 不同PC含量下,ACR含量变化对三相共混物的影响  126-128
  6.4 本章小结  128-129
  参考文献  129-130
第七章软壳-硬核结构粒子增韧增强机理探讨  130-144
  7.1 引言  130
  7.2 软壳-硬核粒子模型  130-131
  7.3 软壳-硬核粒子的增韧增强机制  131-142
    7.3.1 软壳-硬核粒子周围基体的应力分析  131-136
    7.3.2 软壳-硬核粒子的“柔性应力释放”增韧机制  136-140
    7.3.3 逾渗转变  140-142
  7.4 本章小结  142-143
  参考文献  143-144
第八章全文总结  144-147
攻读博士学位期间发表的论文  147-148
致谢  148-149

聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）的增韧增强改性及其结构与性能研究

内容摘要

全文目录

相似论文