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复合材料改性聚丙烯.ppt


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复合材料改性聚丙烯
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聚丙烯作为一种通用塑料,有许多优良性颗粒对聚丙烯的α晶相的结晶过程具有诱导效应,微粒越小,其诱导结晶效率越高。PP试样从熔体降温的过程中生成的结晶基本上是β晶相,球晶尺寸较大;纳米颗粒/聚丙烯复合材料的球晶却小得多,并伴随有β晶相的生成。纳米颗粒/聚丙烯复合材料力学性能规律性的增加相当一部分来自β晶相的贡献,诱导生成的β晶相的含量随着纳米颗粒含量的增加而增加,但是由于纳米颗粒表面能高,极易团聚,因而当纳米粒子的含量较高时,会因为团聚而影响β晶相的生成。
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纳米颗粒改性聚丙烯一个重要原因是纳米颗粒复合材料受到冲击时会诱导基体发生剪切屈服形变,对于韧性断裂,冲击能耗散主要由基体屈服形变能和银纹化两部分组成,对于脆性材料,能量耗散的主要途径是粒子界面引起的空洞化银纹。纳米颗粒改性聚丙烯后的复合材料的断裂机制由耗散少的银纹化方式向耗能多的剪切屈服方式转变,从而改善聚丙烯的力学性能 。
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1、纳米SiO2结构
纳米SiO2的分子状态呈三维链状结构(或称三维网状结构),表面存在不饱和的残键和不同键合状态的羟基,相邻颗粒表面上的si一0H基团具有通过氢键与另一方相互反应的强烈倾向。颗粒内部为Si-0一Si键。
2、纳米SiO2的性质
(1)、基本性质:纳米SiO2外观为超细白色粉末,是一种尺寸小,比表面积大,无毒,无味,性质稳定的无机非金属材料。透射电镜下显示出絮状和网状的多孔结构。
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(2)、光学性质:纳米SiO2原生粒径只有几个纳米到十几个纳米,因此它所表现出来的小尺寸效应和表面界面效应使其与常规的粗颗粒材料不同,具有特殊的光学性能。通过分光光谱对纳米做SiO2抽样测试表明:对波长200—800nm之间的紫外光短波段的反射率为70%一85%。
(3)、化学性质:纳米SiO2的体积效应和量子隧道效应使其产生游渗作用,可深入到高分子化合物的n键附近,与其电子云发生重叠,形成空间网状结构,从而大幅度提供了高分子材料的力学强度,韧性,耐磨性等。因此人们常利用纳米SiO2特殊结构和性能对塑料进行改性或制备SiO2复合材料,提高高分子材料的综合性能。
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3、纳米SiO2的分散方法
由于纳米SiO2的小尺寸效应使其具有极高的表面活性能,因此非常容易发生团聚,为了使SiO2能更好的分散在聚合物中,需采用了一系列的方法和手段。其主要分散方法分为两类:物理分散和化学分散。
(1)物理分散:纳米SiO2的物理分散方法可分为机械力分散和超声波分散。机械力分散是借助外界剪切力或撞击力使纳米SiO2在介质中充分分散。主要方式为高速搅拌,高速球磨等。超声波分散主要利用超声空化产生局部的高温,高压或强冲击波等。以此来弱化纳米SiO2间的作用能,有效的防止纳米SiO2的团聚。
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(2)化学分散:化学分散主要采用偶联剂来改性纳米SiO2,使其表面的羟基与偶联齐发生化学作用,降低其表面的亲水性,提高表面疏水性,以达到减少团聚的目的。常用的偶联剂为硅烷偶联剂。通常人们用偶联剂处理纳米SiO2的方法有两种,其主要区别在于溶剂的选择不同。甲苯溶剂法是将一定量的预处理过的纳米SiO2加入以甲苯为溶剂的烧瓶,加入水解后的偶联剂,高温下回流数小时,再用甲醇和二己基醚分别洗涤后干燥。乙醇溶剂法通常将乙醇和水以一定比例混合后加入预处理的纳米SiO2,搅拌数小时,高速离心分离。两种方法的区别可用偶联剂与纳米SiO2作用的机理不同来解释:方法1中偶联剂的烷氧基水解后产生羟基与纳米SiO2上的羟基发生氢键作用,而后在高温下迸一步作用生成si一0-si的结构,纳米SiO2与偶联剂是靠Si一0一Si键连接。而方法2中偶联剂的烷氧基水解后产生羟基与纳米SiO2上的不饱和羟基发生氢键作用,其纳米SiO2与偶联剂的连接方式比较复杂,可能是各类氢键及Si—o-Si的混合作用。
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在PP树脂中添加2%一5%的纳米SiO2制成聚丙烯产品,其强度和韧性明显提高,具有良好的低温冲击性能,且尺寸稳定,加工性能改善,有极好的表面粗糙度,适合于制造汽车车身防护板,保险杠和设备仪表组件等,从而降低汽车生产成本。据称,用纳米SiO2对聚丙烯添加改性后,在某些领域可以替代尼龙作用。
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采用原位复合法,以纳米SiO2 、聚***丙烯酸甲酯(PMMA)包覆纳米SiO2后形成的纳米粒子(纳米SiO2/PMMA)为填料,通过熔融

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  • 时间2022-05-20