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天然重晶石填料的改性作用与机理研究

作　者: 赖博杰
导　师: 倪秀元
学　校: 复旦大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 天然重晶石硫酸钡聚碳酸酯聚苯硫醚流变行为非等温结晶防腐涂料
分类号: TQ327.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

重晶石（硫酸钡）是一种天然形成的斜方晶系无机盐,为中性体质填料。由于其具有电绝缘性和磁场屏蔽性,受到人们的关注,正成为重要的功能性填料;我们前期工作发现,作为填料使用时,天然重晶石还具有一个重要的特点,即可以达到很大的填充比例,甚至达到50%,并具有促进熔体流平的作用。本文选择工程塑料聚碳酸酯（PC）和聚苯硫醚（PPS）为载体,分别系统地研究了天然重晶石对聚合物流变行为和结晶行为的作用,并对作用机理进行了探讨,主要内容和结果如下:1.研究了PC/BaSO₄复合体系的流变行为,发现在天然重晶石的用量为1%-5%的条件下,能有效降低PC的熔体粘度,从而具有改善PC加工流动性的功能。此外,天然重晶石填料使得PC熔体剪切变稀行为更明显,在低ω区域表现出似固体行为。建立了流变数学模型,较好地描述了PC/BaSO₄复合体系的流变行为;并通过模型计算得到,天然重晶石的加入使得熔体的流动活化能减小,当天然重晶石体积百分比为1.38%时,流动活化能从101.7kJ·（mol·K）^-1减低到45.3 kJ·（mol·K）^-1。还利用logG’～logG”关系曲线的温度依赖性,探讨了熔体的相结构。2.XPS和FTIR分析表明,天然重晶石钡离子与PC基体之间存在较强的相互作用,并根据分析结果得到相互作用方式,即天然重晶石的Ba²⁺与PC的C=O基团发生了键合作用,导致C=O的红外吸收峰发生分裂,并且使得Ba 3d5轨道电子向低能方向移动3eV。认为这种相互作用降低了聚合物分子链的柔顺性,使基体分子链间的缠结点密度降低,从而降低熔体粘度。3.采用莫志深方程,研究了PPS/BaSO₄复合体系的非等温结晶动力学。研究结果表明,在天然重晶石用量为10%-40%的条件下,莫志深方程能够较好地描述其非等温结晶行为。相同的降温速率条件下,复合体系的相对结晶度下降。与纯PPS相比,复合体系显示出低诱导期、高结晶速率和较小的半结晶时间值t_1/2等特点,天然重晶石粒子具有明显的成核效应。并利用偏光显微镜,研究了PPS的晶体形态。4.通过制备一种含天然重晶石和PPS的悬浮液,获得了表面质量和耐腐蚀性能优良的涂层,涂层抗冲击性能大于50 kg·cm。

天然重晶石填料的改性作用与机理研究

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