改性粉体聚烯烃复合材料的研究

论文摘要

本论文通过采用经改性的滑石粉和各种粒径的碳酸钙,添加界面改性剂和HDPE树脂进行了共复合研究。论文研究工作分为三个部分:（1）对粉体的表面处理工艺的研究。（2）界面改性剂的制备研究。（3）改性粉体与基体树脂的共复合研究。在粉体的表面改型研究中,主要采用钛酸酯偶联剂TM-S对滑石粉（T）和不同粒径的碳酸钙（CC8、CC28、CC60）进行处理,考察了TM-S用量,处理温度以及处理时间等参数的影响。在界面改性剂的制备研究中,采用聚烯烃弹性体（POE）与马来酸酐（MAH）在双螺杆中熔融挤出制得POE-g-MAH。讨论了MAH和引发剂DCP的用量对接枝率和熔融指数的影响。确定了取得较好接枝效果的配方为:DCP用量为0.15%、MAH用量为2%,此时所得到的接枝物的接枝率为0.73%。在改性粉体与基体树脂的共复合研究中,以碳酸钙按不同比例级配共混,滑石粉与碳酸钙按不同比例共复合,将所制得的无机粉体加HDPE,研究了钛酸酯偶联剂对体系的影响,无机刚性粒子级配、共复合填充HDPE对复合体系的拉伸、弯曲、冲击性能和结晶性能的影响。结果表明:碳酸钙和滑石粉经过钛酸酯偶联剂改性后填充HDPE,共混体系的相容性提高使力学性能有了较大改善。在级配体系中,CC28/CC60的比例为1/1时,复合体系的力学性能、流动性和热性能综合性能较好。在共复合体系中,TT/TCC60的比例为1/1时,复合体系的力学性能和结晶性能等综合性能较好。在TT/TCC60体系中添加了界面改性剂POE-g-MAH,较好的提高了粉体与基体树脂之间的粘接性,得到的复合体系的韧性得到较大的改善,而强度与基体树脂基本持平,综合性能良好。最后对一系列的复合体系利用DSC考察了其非等温结晶性能,利用SEM对冲断面的微观形貌进行了分析和探讨。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 概述
• 1.2 聚烯烃复合材料的研究现状
• 1.2.1 聚烯烃概况
• 1.2.2 聚烯烃改性主要方法
• 1.3 增韧增强机理的研究进展
• 1.3.1 弹性体增韧机理
• 1.3.2 无机粒子增强增韧机理
• 1.4 复合材料的界面作用及机理
• 1.4.1 界面的形成
• 1.4.2 界面的作用
• 1.4.3 界面作用机理
• 1.5 聚烯烃复合材料界面的改性
• 1.5.1 聚烯烃复合材料界面粘结状态与材料性能关系
• 1.5.2 聚烯烃复合材料界面的改性方法
• 1.6 复配无机粒子改性聚烯烃复合材料的研究进展
• 1.7 本文的研究目的与意义
• 1.8 本文的主要研究内容
• 2 实验部分
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验代号说明
• 2.3 实验用仪器设备
• 2.4 工艺流程
• 2.5 试样制备及工艺条件
• 2.5.1 分体表面处理
• 2.5.2 界面改性剂的制备
• 2.5.3 双螺杆挤出造粒
• 2.3.4 注射成型
• 2.6 性能测试
• 2.6.1 力学性能测试
• 2.6.2 熔体流动速率
• 2.6.3 非等温结晶性能测试
• 2.6.4 断面形貌SEM表征
• 3 结果与讨论
• 3.1 无机粒子表面改性研究
• 3.1.1 钛酸酯偶联剂的作用机理及用量推测
• 3.1.2 钛酸酯偶联剂改性工艺研究
• 3.1.3 小结
• 3.2 界面改性剂POE接枝MAH的制备研究
• 3.2.1 接枝物的表征及机理探讨
• 3.2.2 MAH用量对接枝率和熔体流动速率的影响
• 3.2.3 DCP用量对接枝率和熔体流动速率的影响
• 3.2.4 小结
• 3.3 HDPE复合材料中无机粒子组合方式的研究
• 3.3.1 无机粒子填充含量的确定
• 3.3.2 无机粒子组合方式的确定
• 3.3.3 结论
• 3.4 HDPE/POE-g-MAH/TT/TC60（1/1）复合体系的研究
• 3.4.1 POE-g-MAH含量对复合体系冲击性能的影响
• 3.4.2 POE-g-MAH含量对复合体系拉伸性能的影响
• 3.4.3 POE-g-MAH含量对复合体系弯曲性能的影响
• 3.5 复合体系结晶分析
• 3.6 复合体系SEM形态表征
• 4 结论
• 5 展望
• 6 参考文献
• 7 攻读硕士学位期间论文发表情况
• 8 致谢