超聲擠出過程中聚丙烯-無機納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能變化的研究.pdf

1、熔融法制備聚合物/無機納米復(fù)合材料作為一種制備方法己經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，該過程的一些理想化模型和理論也得到了深入的研究。但熔融法制備納米復(fù)合材料時，納米粒子的分散是一個難題，尤其是聚烯烴類等非極性聚合物。研究發(fā)現(xiàn)：納米復(fù)合材料的形成與分散不僅與納米粒子的化學(xué)改性、基體與粒子之間的相互作用、以及加入的相容劑有關(guān)，而且與加工條件及其共混過程密切相關(guān)，納米粒子的分散形態(tài)直接影響聚合物納米復(fù)合材料的性能。 本論文以聚丙烯為基體，以納米碳酸

2、鈣、納米蒙脫土和凹凸棒為填料組分，通過超聲擠出熔融制備聚丙烯／無機納米復(fù)合材料。詳細討論了復(fù)合材料的制備方法以及凹凸棒納米粒子的表面改性，重點研究了超聲振動對聚丙烯／碳酸鈣納米復(fù)合材料、聚丙烯／層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料和聚丙烯／凹凸棒納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能的影響。主要研究結(jié)果如下：(1)超聲作用使納米粒子在PP基體中的分散更加均勻，減小了納米粒子在基體中的團聚程度，納米粒子集中分散粒徑在100nm以內(nèi)，制備了性能優(yōu)異的聚丙烯納米復(fù)合材料。

3、 (2)超聲作用對于Ommt的插層作用較小，但可以使硅酸鹽片層的堆積減小，并出現(xiàn)部分剝離。由于凹凸棒特殊結(jié)構(gòu)，表面處理和擠出加工都不能使凹凸棒的層間距變大。(3)DSC結(jié)果表明：納米粒子和超聲作用對基體的結(jié)晶行為均有較大影響。由于納米粒子的異相成核效應(yīng)，基體的結(jié)晶溫度和結(jié)晶速率都有所提高，施加超聲后，體系的開始結(jié)晶溫度提高8～12℃，結(jié)晶峰值溫度也提高了7～ 11℃。通過對材料的非等溫結(jié)晶行為分析，結(jié)晶成核速率和基體生長速率競爭結(jié)果使納

4、米復(fù)合材料結(jié)晶速率比純聚丙烯快。 (4)研究了聚丙烯，層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性能，結(jié)果表明，加入納米OMMT可以提高納米復(fù)合材料的熱分解溫度。經(jīng)超聲輻照后的納米復(fù)合材料的熱分解溫度比純聚丙烯提高了50℃，比未施加超聲的納米復(fù)合材料提高約20℃。 (5)對納米復(fù)合材料流變行為研究發(fā)現(xiàn)，超聲作用可以抑制融體的不穩(wěn)定流動，改善制品的外觀質(zhì)量，降低熔體粘度，有利于聚合物的加工。 (6)動態(tài)力學(xué)性能分析表明，