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聚烯烃/云母复合材料强化增容的研究

作　者: 田华
导　师: 张正方；王强；唐军
学　校: 新疆大学
专　业: 化学
关键词: 云母表面改性气相色谱（GC）表面性质红外成像
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 37次
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内容摘要

云母（K₂O·3Al₂O₃·6SiO₂·2H₂O）是一种天然矿物质，该材料因具有良好的绝热性和绝缘性，常被用作电子行业材料。近几年来云母作为无机填料填充在聚合物中，通常需要对云母进行表面改性处理，改性剂有硅烷化偶联剂、增容剂以及钛酸酯类等，目的是提高云母在高聚物母体中的分散性及界面粘结性。本实验做的工作主要有以下几个方面的内容：（1）大分子增容剂PP-g-MAH中含有酸酐基团[–（C=O）2–O–]能与云母表面的羟基-OH作用，在云母表面形成有机包覆层达到对云母的表面有机改性。利用过氧化苯甲酰（BPO）作引发剂，设计合成增容剂PP-g-MAH。通过三种单因素的优化实验和正交试验分析，得到增容剂PP-g-MAH制取的最佳工艺。（2）利用KH550，KH550/PP-g-MAH，PP-g-MAH，钛酸酯和铝酸酯五种不同偶联剂对云母进行表面改性。物质的表面色散自由能rsd可以表征其在母体中的分散性，采用气相色谱技术（GC）对云母改性前后表面性质进行测定，结果显示在同一温度下铝酸酯改性云母的表面色散自由能（rsd）值最大，而用KH550/PP-g-MAH对云母改性后的rsd值最小。结果显示，用KH550和PP-g-MAH对云母的协同改性效果最好。（3）利用GC技术测定高密度聚乙烯（HDPE）和纳米PVC的表面性质。在实验温度下利用溶剂分子在其表面的保留时间，计算得出两者的表面色散自由能分量和路易斯酸碱常数，结果显示两者的表面色散自由能分量随温度的升高线性下降，两者均为两性偏碱性聚合物。本工作为两者的表面改性和与无机填料共混提供数据参考。（4）红外化学成像技术用于评价KH550和PP-g-MAH对云母协同改性后在纳米PVC中的分散效果，结果显示30%用量时分散度最好。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-26
  1.1 云母  9
    1.1.1 云母的概述  9
    1.1.2 云母的性能及用途  9
  1.2 聚烯烃  9-13
    1.2.1 聚氯乙烯  9-12
      1.2.1.1 聚氯乙烯的概述  9-10
      1.2.1.2 聚氯乙烯的结构与性能  10-11
      1.2.1.3 聚氯乙烯的应用  11
      1.2.1.4 纳米PVC 概述  11
      1.2.1.5 纳米PVC 的应用  11-12
    1.2.3 聚丙烯  12
      1.2.3.1 聚丙烯的概述  12
      1.2.3.2 聚丙烯PP 的结构、性能  12
      1.2.3.3 聚丙烯的加工与应用  12
    1.2.4 高密度聚乙烯HDPE  12-13
      1.2.4.1 HDPE 的概述  12-13
      1.2.4.2 HDPE 的基本性质  13
      1.2.4.3 HDPE 的应用  13
  1.3 云母改性  13-16
    1.3.1 云母改性方法  13-14
    1.3.2 云母改性剂种类  14
    1.3.3 改性机理  14-15
    1.3.4 改性剂用量  15
    1.3.5 稀释剂的确定  15-16
    1.3.6 改性效果表征与评价  16
  1.4 云母的表面改性研究现状  16-17
  1.5 气相色谱法  17-23
    1.5.1 气相色谱法的概述  17
    1.5.2 气相色谱的工作流程  17-18
    1.5.3 气相色谱法测试的基本原理  18-20
    1.5.4 气相色谱法在表征高聚物方面的应用  20-21
    1.5.5 气相色谱法在表征高聚物表面性质的研究现状  21-23
      1.5.5.1 表征高聚物的表面自由能  21-22
      1.5.5.2 气相色谱法在表征聚合物界面酸碱性方面的应用  22-23
      1.5.5.3 气相色谱法在无机物改性中的应用  23
  1.6 研究目的  23-24
  1.7 研究内容  24
  1.8 创新点  24
  1.9 研究技术路线  24-26
第二章增容剂PP-g-MAH 的制取  26-36
  2.1 聚丙烯改性制取增容剂PP-g-MAH  26-28
    2.1.1 聚丙烯改性支取大分子的目的  26
    2.1.2 实验原料及仪器设备  26-27
    2.1.3 实验原理  27
    2.1.4 实验步骤  27-28
    2.1.5 接枝率的测定  28
  2.2 结果与讨论  28-35
    2.2.1 接枝物的红外测定  28-29
    2.2.2 接枝物的TG 分析  29-30
    2.2.3 影响PP-g-MAH 接枝率的主要因素  30-33
      2.2.3.1 反应时间的影响  30-31
      2.2.3.2 马来酸酐单体浓度的影响  31-32
      2.2.3.3 引发剂BPO 对接枝率的影响  32-33
      2.2.3.4 反应温度对接枝率的影响  33
    2.2.4 正交设计  33-35
  2.3 小结  35-36
第三章云母改性  36-53
  3.1 云母改性目的  36
  3.2 云母改性实验  36-39
    3.2.1 云母改性的实验材料、试剂以及实验设备  36-38
    3.2.2 云母前处理  38
    3.2.3 云母改性实验步骤  38-39
  3.3 改性云母的表征  39-52
    3.3.1 活化指数表征  39-40
    3.3.2 红外光谱表征  40-41
    3.3.3 云母改性前后的微观形貌  41-43
    3.3.4 气相色谱法表征  43-51
      3.3.4.1 云母色谱柱的制备与处理  43-44
      3.3.4.2 分子探针在云母表面的保留时间与比保留体积  44
      3.3.4.3 云母的色散自由能  44-45
      3.3.4.5 改性云母色谱柱的制备与处理  45-46
      3.3.4.6 分子探针在改性云母表面的保留时间与比保留体积  46-47
      3.3.4.7 改性云母的色散自由能  47-51
    3.3.5 结果与讨论  51-52
  3.4 小结  52-53
第四章聚烯烃表面性质的测定  53-64
  4.1 高密度聚乙烯  53-58
    4.1.1 HDPE 的研究目的  53
    4.1.2 仪器条件及实验方法  53
    4.1.3 原料及试剂  53-54
    4.1.4 结果与讨论  54-58
      4.1.4.1 HDPE 色散自由能分量的确定  54-56
      4.1.4.2 HDPE 表面Lewis 酸碱性  56-58
  4.2 纳米PVC  58-63
    4.2.1 纳米PVC 的研究目的  58-59
    4.2.2 原料与试剂  59
    4.2.3 仪器条件及实验方法  59-60
    4.2.4 结果与讨论  60-63
      4.2.4.1 PVC 的表面色散自由能  60-61
      4.2.4.2 纳米PVC 表面Lewis 酸碱性  61-63
  4.3 小结  63-64
第五章纳米PVC /云母复合材料  64-67
  5.1 红外成像原理  64
  5.2 复合材料的制备  64-65
    5.2.1 实验仪器与试剂  64
    5.2.2 实验步骤  64-65
  5.3 结果与讨论  65-66
  5.4 小结  66-67
第六章结论  67-68
参考文献  68-75
发表论文及参与科研情况  75-76
致谢  76

聚烯烃/云母复合材料强化增容的研究

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