硅烷接枝交聯(lián)聚乙烯的結構與性能及其在納米復合材料中的應用.pdf

1、本文采用有限差分法模擬了乙烯基硅烷在聚乙烯中的擴散行為；研究了乙烯基硅烷與聚乙烯的熔融接枝反應，根據聚合物彈性理論，研究了硅烷交聯(lián)聚乙烯的結構與性能，從結晶結構和結晶動力學兩個方面研究了硅烷接枝交聯(lián)聚乙烯的結晶行為，制備并表征了HDPE/nano-SiO<,2>復合材料和HDPE/SiO<,2>有機-無機雜化材料，首次系統(tǒng)地研究了硅烷接枝交聯(lián)聚乙烯的結構與性能及其在納米復合材料中的應用。 采用有限差分法建立了數(shù)學模型，編制計算機

2、程序模擬了不飽和硅烷在聚乙烯中的擴散行為，得到了硅烷在聚乙烯中傳輸?shù)臄U散系數(shù)，并計算出擴散活化能E<,D>，VFMS在HDPE，LDPE，LLDPE中擴散活化能分別為38.2、24.0和22.0kJ。 采用FTIR、Raman、NMR和 ICP 表征了硅烷接枝聚乙烯，F(xiàn)TIR譜圖上1170cm<'-1>、1110cm<'-1>、1090cm<'-1>和960cm<'-1>等處出現(xiàn)-Si-O-CH<,3>的特征吸收峰，激光Rama

3、n光譜上，硅烷的散射峰出現(xiàn)在1090cm<'-1>，<'1>H和<'13>C N=MR 譜圖上，-OCH<,3>的特征峰分別出現(xiàn)在δ為4.25處和68處。采用IC P測得VTMS接枝LLDPE、LDPE和HDPE的接枝率分別為0.671-0.988％、0.349-0.972％和0.254-750％之間。 按照交聯(lián)網絡狀念方程和Mooney-Rivlin方程可以測定交聯(lián)聚乙烯的交聯(lián)密度，當凝膠含量相同時，硅烷交聯(lián)聚乙烯的交聯(lián)密度大

4、于過氧化物交聯(lián)聚乙烯。在70℃的二甲苯和沸騰的苯中進行交聯(lián)物的平衡溶脹試驗，也可以證明當凝膠含量相同時，硅烷交聯(lián)聚乙烯的交聯(lián)密度大于過氧化物交聯(lián)聚乙烯。同時測得了LDPE/沸騰苯體系的Huggins參數(shù)x<,1>=0.30。 DSC、XRD和Raman光譜都可以研究接枝和交聯(lián)反應引起的聚乙烯結晶結構的變化。對于LLDPE，隨著硅烷用量的增加，Rarnan光譜分析表明，硅烷接枝聚乙烯的晶相由57.58％下降到46.99％，非晶相由

5、11.58％上升到16.52％，中間相也由30.84％上升到36.48％。DSC測定的結晶度由40.73％下降到32.32％，XRD測定的結晶度由39.66％下降到32.87％，且結晶的熔點降低，晶粒變小，晶面間距增大，HDPE和LLDPE也有類似的結果。非等溫結晶動力學研究表明接枝處理后聚乙烯Avrami指數(shù)n基本不變：結晶速率常數(shù)Z<,0>下降；半結晶期t<,12>延長。交聯(lián)后Z<,0>進一步下降，t<,12>進一步延長。

6、對聚乙烯進行硅烷接枝，對SiO<,2>進行表面處理，都可以改善HDPE/nano-SiO<,2>共混體系的相容性，提高復合材料的力學性能。當nano-SiO<,2>的含量為10％左右時，體系的拉伸強度可提高近30％，并且復合材料的熱分解溫度提高20℃。 以PEW為模型化合物，研究了HDPE與TEOS的Sol-Gel反應，在小型密煉機上實施了硅烷接枝聚乙烯與TEOS的Sol-Gel過程，當密煉機的轉速以60min<'-1>；聚乙烯