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纳米粒子改性聚苯硫醚及其共混物的形态结构与性能研究

作　者: 邹浩
导　师: 傅强
学　校: 四川大学
专　业: 材料学
关键词: 蒙脱土聚苯硫醚纳米复合材料共混物相形态
分类号: TB383.1
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

聚苯硫醚是一种高性能的特种工程塑料，具有耐高温、抗蠕变、耐化学腐蚀、高刚性、电绝缘性能好、粘结性能优良、摩擦系数低等一系列优点，被广泛应用于电机制造、电器、仪表零部件、防腐化工制品、轴承等领域。但是由于聚苯硫醚的韧性差、玻璃化温度低、拉伸性能一般、价格昂贵等缺点，制约了其更广泛使用。过去我国对聚苯硫醚长期依赖进口，随着国内千吨级生产线的建成，开展对聚苯硫醚的改性研究变得曰益紧迫。为了制备高性能的高分子材料和制品，对现有的聚合物进行改性是一种快捷高效的途径。常见的改性方法有聚合物的填充增强以及共混改性两种方法。 20世纪80年代学界开始将聚合物填充改性与纳米粒子结合起来，形成了聚合物／无机物纳米复合材料，使聚合物填充改性的发展进入了一个新的阶段。通过各种方法制备的聚合物／蒙脱土纳米复合材料具有传统复合材料无法比拟的优点。在很低的蒙脱土含量下(一般为1—10％)却能获得意想不到的效果，并能有效地降低材料的成本，从而赢得大家的青睐。另一方面通过对聚合物共混物的形态结构加以控制，有意识地引入某些特殊化学或物理的作用，或者在成型过程中引入特殊加工方法，通过温度场和剪切场的作用改变聚合物的凝聚态结构，是目前国际上高分子科学研究的热点之一。本实验室在制备聚合物／蒙脱土纳米复合材料上积累了丰富的经验，并对高分子共混物加工中的形态控制有深入的研究。曾经在国际上率先发现蒙脱土对聚丙烯／聚苯乙烯共混物有增容作用。利用无机纳米粒子对聚苯硫醚进行填充改性，有可能获得高性能的聚苯硫醚纳米复合材料。所以本文选择蒙脱土和聚苯硫醚共混，制备得聚苯硫醚／蒙脱土纳米复合材料，并对其结构与性能进行研究。而为了使聚苯硫醚的得到更广泛的应用，对其共混物进行研究也是必不可少的。

全文目录

摘要  2-6
ABSTRACT  6-12
第一章绪论  12-49
  1.1 聚苯硫醚的研究进展  12-15
    1.1.1 聚苯硫醚的结构和性能  12-13
    1.1.2 聚苯硫醚共混物的研究进展  13-15
  1.2 聚合物／蒙脱土纳米复合材料简介  15-24
    1.2.1 蒙脱土的形态结构  16-17
    1.2.2 熔融插层法以及形成的纳米复合材料形态结构  17-19
    1.2.3 熔融插层热力学分析  19-22
    1.2.4 熔融插层动力学分析  22-24
  1.3 纳米填料对聚合物及其共混物的影响  24-32
    1.3.1 蒙脱土对聚合物结构的影响  24-31
    1.3.2 蒙脱土对聚合物共混物结构的影响  31-32
  1.4 本论文的研究思路和主要研究内容  32-35
    1.4.1 研究的目的和思路  32-34
    1.4.2 研究内容  34-35
  参考文献  35-49
第二章聚苯硫醚／有机蒙脱土纳米复合材料的制备和表征  49-76
  2.1 引言  49-50
  2.2 实验部分  50-52
    2.2.1 实验原料  50
    2.2.2 有机改性蒙脱土的制备  50
    2.2.3 聚苯硫醚／有机蒙脱土纳米复合材料的制各  50-51
    2.2.4 形态结构表征  51
    2.2.5 热失重测试  51-52
    2.2.6 DSC测试  52
    2.2.7 性能测试  52
  2.3 聚苯硫醚／蒙脱土纳米复合材料的制备与表征  52-61
    2.3.1 有机化蒙脱土的热稳定性  52-55
    2.3.2 有机化蒙脱土和未有机化蒙脱土在聚苯硫醚中的分散  55-57
    2.3.3 聚苯硫醚／蒙脱土纳米复合材料的形态表征  57-61
  2.4 熔体插层过程研究  61-68
    2.4.1 不同加工时间下的广角X射线衍射  61-62
    2.4.2 不同加工时间后样品中有机处理剂含量变化  62-64
    2.4.3 不同加工时间下的蒙脱土形态  64-65
    2.4.4 聚苯硫醚／有机蒙脱土插层过程分析  65-68
  2.5 聚苯硫醚／有机蒙脱土纳米复合材料性能  68-73
    2.5.1 玻璃化转变温度与结晶性能  68-71
    2.5.2 力学性能表征  71-73
  2.6 本章小结  73-75
  参考文献  75-76
第三章利用有机蒙脱土调控聚苯硫醚／尼龙66共混物的形态  76-99
  3.1 引言  76-77
  3.2 实验部分  77-79
    3.2.1 实验原料  77
    3.2.2 有机改性蒙脱土的制备  77
    3.2.3 聚苯硫醚／有机蒙脱土纳米复合材料的制备  77-79
    3.2.4 形态结构表征  79
  3.3 蒙脱土对共混物在密炼机中形态发展的“锁定”作用  79-89
    3.3.1 不同共混物的形态发展  79-81
    3.3.2 聚合物及其纳米复合材料的粘度变化  81-83
    3.3.3 共混物中蒙脱土的形态和位置分布  83-87
    3.3.4 蒙脱土对共混物形态发展“锁定”作用的机理  87-89
  3.4 蒙脱土对聚苯硫醚／尼龙66注塑样品的形态影响  89-97
    3.4.1 不同蒙脱土含量下共混物的形态变化  89-92
    3.4.2 注塑样品中蒙脱土的形态和位置分布  92-94
    3.4.3 共混物注塑样品双连续形态产生的机理  94-97
  3.5 本章小结  97-98
  参考文献  98-99
第四章碳纳米管以及纳米碳酸钙对聚苯硫醚／尼龙66共混物形态的影响  99-111
  4.1 引言  99
  4.2 实验部分  99-101
    4.2.1 实验原料  99
    4.2.2 碳纳米管的纯化以及官能化  99-100
    4.2.3 纳米复合材料的制备  100
    4.2.4 形态结构表征  100
    4.2.5 红外分析  100
    4.2.6 性能测试  100-101
  4.3 碳纳米管对共混物注塑样品的形态影响  101-107
    4.3.1 不同碳纳米管含量下共混物的形态变化  101-102
    4.3.2 注塑样品中碳纳米管的形态和位置分布  102-106
    4.3.3 共混物注塑样品形态变化的机理  106-107
  4.4 纳米碳酸钙对共混物注塑样品的形态影响  107-108
  4.5 本章小结  108-110
  参考文献  110-111
第五章聚苯硫醚／尼龙66／蒙脱土纳米复合材料的性能研究  111-130
  5.1 引言  111-112
  5.2 实验部分  112-114
    5.2.1 实验原料  112
    5.2.2 有机改性蒙脱土的制备  112
    5.2.3 聚苯硫醚／有机蒙脱土纳米复合材料的制备  112-113
    5.2.4 摩擦磨损试验  113
    5.2.5 力学性能测试  113-114
    5.2.6 动态粘弹谱(DMA)测试  114
    5.2.7 扫描电镜  114
  5.3 力学性能表征  114-117
    5.3.1 拉伸和冲击性能  114-115
    5.3.2 动态力学表征  115-117
  5.4 相形态结构对共混物摩擦性能的影响  117-127
    5.4.1 蒙脱土对聚苯硫醚以及尼龙66的摩擦性能的影响  117-119
    5.4.2 共混物相形态对摩擦性能的影响  119-121
    5.4.3 摩擦机理研究  121-127
  5.5 本章小结  127-129
  参考文献  129-130
第六章结论  130-133
攻读博士学位期间发表及待发表的论文与奖励  133-135
致谢  135-136

纳米粒子改性聚苯硫醚及其共混物的形态结构与性能研究

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