纳米碳酸钙聚丙烯复合材料中界面与微相结构的设计与研究.pdf

笠丝&微相结构的设计与研究纳米碳酸钙/聚丙烯复合材料中界面与员会垡名中山大学博士学位论文专业:高分子化学与物理学位申请人:马传:委员:章明秋教授容敏智教授
纳米碳酸钙/聚丙烯复合材料中界面与微相结构的设计与研究摘要主坐盔堂盟主堂鱼迨塞专业:高分子化学与物理博士研究生:马传国指导教师:章明秋教授容敏智教授近几年,纳米技术在聚丙烯增强增韧改性领域有了广泛的应用和研究,它不仅为聚丙烯的改性提供了一种全新的方法和途径,同时也为聚丙烯树脂的应用开拓了一个新的领域。目前,利用常规的熔融共混方法制备纳米无机粒子/聚丙烯复合材料是实现聚丙烯增强增韧改性的一种简便、快捷、可行的常用方法,但是必须解决纳米粒子在加工中易团聚、难分散的问题,能否有效解决这一问题是决定纳米复合材料的最终物理性能优劣的关键。在保证纳米粒子良好分散的前提下,提高纳米粒子与聚丙烯的相容性,增强它们之间的界面相互作用也是实现聚丙烯增强增韧改性所必需的。对纳米粒子进行合适的表面改性是解决上述问题的有效途径。本课题组前期曾详细开展纳米辐射接枝改性的研究,在聚丙烯改性研究中证实该改性方法较为有效。在此基础上,本工作也采用辐射接枝聚合的方法对纳米W咏斜面改性,详细研究偶联剂预处理、单体种类、单体浓度以及辐照剂量等因素对接枝聚合的影响,并利用、、、等多种手段对接枝改性粒子进行了相关表征工作,阐明了纳米战又酆系幕恚采用常规熔融共混方法制备了纳米郾└春喜牧希舷低车匮芯苛擞响复合材料力学性能的各种因素,同时还通过、分别对复合材料的热稳定性、动态力学性能以及结晶行为进行了考察。采用仪器化冲击试验结合愿春喜牧隙狭讯厦娴墓鄄旆治觯醪浇沂玖烁锰逑档脑鋈驮銮炕怼阿期纳米春喜牧涎芯勘砻鳎ゴ坑媚擅證不能大幅度增韧聚丙烯,为此,本骰估媚擅證开展了两种三元复合材料的研究,~种为
虫山友堂蝗±堂位监毫原位辐射聚合法制备的聚丙烯酸丁酯蕴澹擅證复合颗粒体系,另一种为新型热塑性弹性体逑怠T谇罢哐芯恐校饕4幽擅證与弹性体之问界面相互作用的角度,详细研究了擅證复合颗粒的结构特性对复合材料的相态结构、力学性能、结晶行为的影响,并用仪器化冲击试验分析结合愿春喜牧隙狭讯厦娴墓鄄旆治觯沂玖烁锰逑档脑鋈突怼在/擅證的研究中,详细研究了该三元复合材料的相念结构的形成成因以及相态结构与力学性能、结晶行为之间的关系。另外还通过、等手段,探讨了纳米訮疨的增容作用,根据实验结果初步提出了相关的增容机理。本论文主要研究结果如下:偶联剂预处理使纳米姆浣又钚源蟠筇岣摺D擅,表面偶联剂含量增加后对提高接枝率和接枝效率都有利,增大辐射剂量可以提高接枝率和单体的转换率,但是使得接枝效率下降。在一定的辐射剂量下,堆体浓度提高也有利于接枝率的提高,但同时接枝效率也会有所下降。约癤分析结果证实接枝物、湍擅證之间是通过化学键连接。表面张力实验表明,改性后粒子的疏水性大大增加,表面张力显著下降。虯观察表明,改性后的纳米梢栽谟谢芗林写锏良好分散。观察发现,接枝改性后的纳米衔锤男缘哪擅證可以更均匀分散在基体中。力学性能测试表明,用量%左右的改性纳米即可实现对聚丙烯的增强增韧,而未改性纳米淙豢梢愿纳撇牧系母招裕但是没有增韧效果;不同接枝物形成了不同性质的界面作用,分子链段柔性的接枝物更能发挥增韧效果,而链段刚性的接枝物较有利于增强。仪器化冲击试验分析表明,改性的纳米,增韧的直接原因是由于其提高了材料的裂纹扩展阻力。试样断面分析表明,纳米鋈途郾┓稀翱斩椿鹕恕增韧机理:改性后的纳米徊酱俳嘶宓那纳⒘烁嗟哪芰浚对的增韧效果更好。治霰砻鳎擅證可以提高材料的损耗模量,同时使玻璃化转变向低温轻微移动,其中又Ω男缘哪擅證的影响更显著。芯糠⑾郑擅證对起到了异相成核的作用,提高了的Ⅱ
中山大学博士学位论文结晶速度,纳米苟詐晶聚丙烯有较强的诱导作用;偏光显微镜观察到纳米筆蚓Х⑸富窒蟆A鞅溲а芯勘砻鳎擅證使材料的加工粘度升高,而且改性后的纳米约庸ふ扯扔跋旄螅琓热分析表明,纳米筆娜冉到馕榷ㄐ杂兴岣摺治霰砻鳎捎迷环渚酆现票傅腜/籫—春峡粒中琍之间形成了较强的界面粘结,,/“胶囊”结构,分散相的尺寸较/械南灾档停吭龆啵籔疨/春喜牧闲纬伞岸懒分散”结构,分散相尺寸干日时较大。治霰砻鳎琍蚉之间容易发生相分离现象,在/,同湎喾掷胂窒笥兴纳疲而在/疌一忻挥写讼窒蟆分析表明,纳米蚉对都具有较强的异相成核作用,使的结晶温度提高,但在/疌琯中,这种作用有所降低,但对的结晶度影响不大。力学性能测试表明,疌。春峡帕:偷ゴ康腜弹性体对增韧效果都较差,,只需较少量即可实现对的有效增韧,同时材料仍具有较高的强度保持。考察了籫的ァ%和ト纸又β识愿春喜牧狭ρ能的影响