納米SiO-,2--PP復(fù)合材料制備及性能研究.pdf

1、聚丙烯(PP)具有合成工藝簡單、價格低廉、綜合性能優(yōu)良、易于成型等特點，因而成為材料改性領(lǐng)域中一種廣泛使用的基礎(chǔ)樹脂。但是PP存在著韌性差、易老化和耐候性差等缺點。如何增強增韌聚合物，挖掘聚合物的力學(xué)性能潛力，一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點課題。近年來，關(guān)于無機納米粉體對PP的填充改性研究漸成熱點，并已得到初步應(yīng)用。但是，目前常用的納米粒子表面改性技術(shù)以及復(fù)合材料的制備工藝，達不到理想的增韌增強效果，并且對納米粒子改性PP的增韌增強機理探討

2、不夠深入。因此，研究無機納米粒子/PP復(fù)合體系的各項性能，是一項非常有意義的工作。 本課題通過熔融共混法將表面改性SiO2納米無機粒子分散到PP基體中，得到PP/納米SiO2復(fù)合材料，并通過對復(fù)合材料的力學(xué)性能、結(jié)晶性能的分析，探討復(fù)合體系的界面以及增韌機理，得出以下重要結(jié)論： (1)通過對納米SiO2粒子表征得出：納米SiO2粒子結(jié)晶形態(tài)為無定形物質(zhì)，粒子分散尺度大，以鏈狀團聚體形式存在；表面含有大量的-OH。

3、 (2)馬來酸酐接枝聚丙烯共聚物的研究表明：改性后PP既含有可以和硅烷偶聯(lián)劑上-NH2以及納米SiO2粒子上-OH發(fā)生作用的酸酐，同時又有長的柔性鏈段可以和基體樹脂發(fā)生纏結(jié)，從而達到改善界面相容性的目的。 (3)通過比較不同偶聯(lián)劑改性納米SiO2粒子填充PP體系的各項力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)兩種偶聯(lián)劑改性納米SiO2粒子都對PP起到了增強增韌的作用，但是總體來說硅烷偶聯(lián)劑改性納米SiO2粒子的填充體系增強增韌效果明顯優(yōu)于鈦酸酯偶聯(lián)劑改性納

4、米SiO2粒子的填充體系，其缺口沖擊強度在1％處最大；拉伸強度先增加而后基本保持不變；斷裂伸長率則下降很多。 (4)納米SiO2粒子的加入，對PP的熔點產(chǎn)生微小的影響；納米SiO2粒子起到異相成核的作用，隨著納米SiO2粒子含量的變化，其結(jié)晶溫度先升高然后降低，但都高于純PP。復(fù)合材料結(jié)晶在較高的溫度下進行，結(jié)晶峰半高寬變窄，具有大的結(jié)晶速率，這樣生成的球晶晶粒細小，是復(fù)合材料韌性提高的原因之一。 (5)通過拉伸斷面的分

5、析得出，復(fù)合材料的拉伸斷面基體屈服，并且斷口呈絲束斷裂形態(tài)，可明顯看到基體發(fā)生大面積屈服和因基體高度拉伸形成的細纖束的存在，以上觀察表明，復(fù)合材料韌性的提高是由于基體剪切屈服和細纖化所致；通過沖擊斷面的分析得出，復(fù)合材料斷面發(fā)白區(qū)域多而且細小，并連接起來，是典型的韌性斷裂。 (6)提出了界面層作用簡單模型，得出復(fù)合材料界面最突出的界面特征是界面接枝物與納米SiO2粒子的相互作用和界面接枝物與聚丙烯基體樹脂的纏結(jié)共結(jié)晶。