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PP/弹性体/无机纳米粒子三元复合材料结构与性能的研究

作　者: 顾圆春
导　师: 邱桂学
学　校: 青岛科技大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 聚丙烯聚烯烃弹性体纳米粒子增韧改性复合材料
分类号: TQ334
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 450次
引　用: 2次
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内容摘要

聚丙烯(PP)是一种综合性能优良、用途广泛的通用塑料,PP作为通用塑料高性能化的首选材料,日益引起各研究领域和工业部门的重视。通过合理的增韧增强改性,普通的PP在很多应用场合完全可以代替工程塑料。本文采用新型聚烯烃热塑性弹性体-茂金属聚乙烯(POE)弹性体替代传统的乙丙橡胶(EPDM或EPR)对PP进行增韧改性,以POE为增韧剂,以纳米高岭土、纳米碳酸钙、纳米二氧化硅等为增强剂,将传统的弹性体增韧方法和新型的纳米粒子增强手段相结合,采用合金化技术和填充复合工艺,制得高性能的聚丙烯复合材料。并对PP/POE/无机纳米粒子三元复合材料进行了系统的结构和性能的研究,采用多种增强手段来提高弹性体增韧改性PP的刚度和强度。研究结果表明:和传统的弹性体EPDM增韧PP相比,PP/POE共混体系具有突出的冲击韧性,且发生脆韧转变的临界弹性体含量较小;纳米高岭土,纳米碳酸钙和弹性体POE共同用于PP增韧时具有协同作用,呈现的并不是二者独立增韧作用的简单加和;纳米无机粒子对复合体系PP/POE还有增强作用,并大大减缓了因POE的加入而导致的复合体系强度的降低。通过偏光显微镜观察及DSC分析发现,纳米粒子在PP熔融冷却过程中能起到明显的结晶诱导作用,使PP得以在较高的温度下结晶且使球晶尺寸变得细小而均匀;经过合适的表面处理后,或是在允许的范围内提高用量,纳米粒子对体系的这种结晶诱导作用将变得更加明显,这正是纳米粒子能对PP增强增韧的一个内在原因。在PP/POE/无机纳米粒子三元体系中,纳米粒子主要起增强作用,保持POE添加比例不变,随纳米粒子含量的增加,体系的拉伸强度先上升后下降;POE则赋予体系良好的韧性,纳米粒子的存在,在一定程度上能减缓因POE的加入而引起体系拉伸强度下降的幅度,进而使体系获得良好的综合力学性能。此外,通过不同的三元混合顺序的比较,发现纳米粒子在PP和POE两相间的不同分配比例对体系的力学改性效果也有一定的影响。结果表明:提高粒子在体

全文目录

符号说明  11-12
文献综述  12-34
  1 聚丙烯的分类  12-13
  2 聚丙烯的传统改性  13-17
    2.1 聚丙烯改性目的  13
    2.2 聚丙烯传统改性途径  13-17
      2.2.1 聚合改性  13-15
      2.2.2 聚合后改性  15-17
  3 POE增韧改性PP  17-22
    3.1 聚烯烃弹性体POE性能简介  17-19
    3.2 POE与其它弹性体性能比较  19-20
    3.3 POE增韧机理  20-22
      3.3.1 弹性体增韧机理  20-22
      3.3.2 POE的增韧机理  22
  4 聚丙烯的纳米材料改性  22-28
    4.1 纳米复合材料性能及技术简介  22-23
    4.2 无机纳米刚性粒子的特性及种类  23-24
    4.3 纳米粒子增强增韧机理  24-26
    4.4 无机纳米粒子在复合体系中的充分分散  26-28
  5 PP/弹性体/纳米无机粒子三元共混体系的研究  28-31
    5.1 国内外研究的动态和水平  29-31
  6 论文选题的目的、意义和研究的主要内容  31-32
    6.1 选题的目的和意义  31-32
    6.2 研究的主要内容  32
  7 未来发展方向  32-34
前言  34-36
实验部分  36-40
  1 主要原料  36
  2 仪器设备  36-37
  3 共混物的制备  37
    3.1 挤出造粒  37
    3.2 注射样条  37
  4 实验方法  37-40
    4.1 拉伸试验  37
    4.2 常温下缺口冲击试验  37
    4.3 弯曲试验  37-38
    4.4 硬度试验  38
    4.5 熔体流动速率实验  38
    4.6 相态结构  38
    4.7 差式扫描量热法(DSC)  38
    4.8 光学显微镜实验  38-39
    4.9 毛细管流变实验  39-40
结果与讨论  40-93
  第一章 POE和传统弹性体增韧PPB的比较  40-53
    1.1 POE、EPDM对PPB增韧效果比较  40-44
    1.2 相态结构分析  44-45
    1.3 弹性体增韧机理的研究  45-46
    1.4 熔融和结晶行为  46-49
    1.5 PP的结晶形态  49-51
    1.6 流变性能  51-52
    1.7 结论  52-53
  第二章 PP/POE/纳米高岭土三元共混体系的研究  53-66
    2.1 纳米高岭土的用量对PP5、PP5/POE体系力学性能的影响  54-58
    2.2 加工工艺对共混材料力学性能的影响  58-59
    2.3 共混物的形态结构分析  59-60
    2.4 熔融和结晶行为  60-62
    2.5 PP的结晶形态  62-63
    2.6 流变性能  63-64
    2.7 结论  64-66
  第三章 PP/POE/纳米CaCO_3三元共混体系的研究  66-81
    3.1 纳米CaCO_3对PP/POE共混体系力学性能的影响  67-69
    3.2 加工工艺对PP5/POE共混材料力学性能的影响  69-70
    3.3 PP-g-MAH的用量对PP5/POE/nano-CaCO_3体系力学性能的影响  70-72
    3.4 PPH、EVA对PP1/POE/nano-CaCO_3复合体系力学性能的影响  72-73
    3.5 PP2对PP1/POE/PPH/nano-CaCO_3复合体系力学性能的影响  73-74
    3.6 共混物的形态结构分析  74-75
    3.7 熔融和结晶行为  75-77
    3.8 PP的结晶形态  77-78
    3.9 流变性能  78-79
    3.10 结论  79-81
  第四章各种纳米粒子改性PP/POE体系效果的比较  81-90
    4.1 各种纳米粒子对PP1/POE共混体系的力学性能影响  81-82
    4.2 各种纳米粒子在PP5/POE共混体系中的分散情况分析  82-83
    4.3 熔融和结晶行为  83-84
    4.4 PP的结晶形态  84-85
    4.5 流变性能  85-86
    4.6 偶联剂对PP1/POE/无机纳米粒子三元复合体系力学性能的影响  86-88
    4.7 结论  88-90
  第五章总结与展望  90-93
参考文献  93-98
致谢  98-99
攻读学位期间发表的学术论文目录  99

PP/弹性体/无机纳米粒子三元复合材料结构与性能的研究

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