镁盐晶须/塑料复合材料的力学性能研究

论文摘要

镁盐晶须是近几年发展起来的新型无机功能材料,通常将其作为阻燃剂添加到塑料中,提高有机高分子材料的阻燃和力学性能。目前,镁盐晶须/塑料基复合材料的应用研究较多,但镁盐晶须在塑料基复合材料中的作用机理研究较少。为此,本论文对镁盐晶须改性塑料作用机理进行了研究并得出相应结论。本文选用碱式硫酸镁晶须和氢氧化镁晶须为塑料添加剂,采用硬脂酸盐化学改性和十二烷基磺酸钠微乳液聚合改性两种方法改性上述两种镁盐晶须,利用扫描电子显微镜（SEM）、X光电子能谱仪和傅里叶红外变换光谱仪（FT-IR）分别对改性前后晶须的表面形貌、元素组成、电子结合能和官能团的构成进行分析,采用活化指数来表征晶须的改性效果。结果表明,改性后的晶须表面粗糙甚至有黏结的现象;晶须表面的Mg、O元素的1s层电子结合能比改性前有所降低,镁、氧离子间的键合形式发生变化,产生配合作用。改性后的晶须表面有C元素、改性剂分子特征峰和共聚物吸收峰,证实晶须表面键合了改性剂分子或共聚物膜层。在综合各种检测分析研究的基础上,本文首次建立了不同改性剂处理的镁盐晶须表面结构模型。两种改性方法处理的镁盐晶须活化指数都达到84%以上。改性前后的镁盐晶须分别与聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和ABS塑料进行混炼,制备出不同晶须添加量的复合材料,利用WDW-50E型电子式万能试验机、悬臂梁冲击试验机检测复合材料的力学性能,扫描电子显微镜观察分析复合材料断口处相界面形貌,傅里叶红外变换光谱仪（FT-IR）分析检测改性后镁盐晶须与塑料基体的结合方式,进而研究晶须对塑料基体的作用机理。结果表明:在复合材料中,改性前后的镁盐晶须与塑料基体间都没有化学键生成;未改性的晶须在外力作用下更易于滑脱而被拔出,材料的拉伸强度和断裂伸长率有所降低;硬脂酸盐改性后的晶须能与基体发生物理交缠,材料的拉伸强度、断裂伸长率较未改性的高,强度较好;微乳液共聚改性晶须能够在外力作用下发生一定偏转,取向无规则,材料的冲击强度稍高于另外两种,韧性较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 镁盐晶须
• 1.1.1 镁盐晶须的特性
• 1.1.2 镁盐晶须的制备
• 1.2 镁盐晶须/聚合物基复合材料
• 1.2.1 镁盐晶须/聚合物基复合材料的制备
• 1.2.2 镁盐晶须/聚合物基复合材料的性能
• 1.2.3 镁盐晶须/聚合物基复合材料的应用
• 1.3 镁盐晶须/聚合物基复合材料的界面
• 1.3.1 复合材料的界面理论
• 1.3.2 镁盐晶须的表面改性
• 1.4 晶须在复合材料中的作用机理
• 1.4.1 裂纹偏转
• 1.4.2 裂纹桥连
• 1.4.3 拔出效应
• 1.4.4 负荷传递
• 1.5 本论文的选题依据和研究内容
• 1.5.1 选题依据和意义
• 1.5.2 研究内容
• 1.6 本论文的创新点
• 第2章 试验原料、仪器及方法
• 2.1 试验原料与仪器
• 2.1.1 试验药品
• 2.1.2 试验原料
• 2.1.3 试验仪器设备
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 镁盐晶须的制备
• 2.2.2 镁盐晶须的表面改性
• 2.2.3 镁盐晶须/塑料基复合材料试样的制备
• 2.3 检测与表征
• 2.3.1 改性前后镁盐晶须表面形貌表征
• 2.3.2 镁盐晶须表面元素分析
• 2.3.3 镁盐晶须表面红外光谱分析
• 2.3.4 改性效果的表征与测试
• 2.3.5 镁盐晶须/塑料基复合材料的力学性能测试
• 2.3.6 镁盐晶须/塑料基复合材料界面SEM 扫描分析
• 2.3.7 镁盐晶须/塑料基复合材料的红外光谱分析
• 第3章 改性对镁盐晶须表面结构的影响
• 3.1 表面改性前后晶须的形貌
• 3.2 改性后镁盐晶须的表面结构表征
• 3.2.1 镁盐晶须的表面元素分析
• 3.2.2 镁盐晶须表面的红外光谱分析
• 3.3 改性后镁盐晶须的表面结构模型
• 3.3.1 硬脂酸盐改性后晶须的表面结构模型
• 3.3.2 微乳液共聚改性后晶须的表面结构模型
• 3.4 镁盐晶须表面改性效果的表征
• 3.5 改性前后镁盐晶须在有机相中的相容性
• 3.6 本章小结
• 第4章 镁盐晶须在塑料基复合材料中的作用机理
• 4.1 镁盐晶须/聚乙烯基复合材料的力学性能及界面结构
• 4.1.1 MH 晶须/聚乙烯基复合材料的力学性能及界面结构
• 4.1.2 MOS 晶须/聚乙烯基复合材料的力学性能及界面结构
• 4.1.3 镁盐晶须/聚乙烯基复合材料的相互作用机理
• 4.2 镁盐晶须/聚丙烯基复合材料的力学性能及界面结构
• 4.2.1 MH 晶须/聚丙烯基复合材料的力学性能及界面结构
• 4.2.2 MOS 晶须/聚丙烯基复合材料的力学性能及界面结构
• 4.2.3 镁盐晶须/聚丙烯基复合材料的相互作用机理
• 4.3 镁盐晶须/ABS 基复合材料的力学性能及界面结构
• 4.3.1 MH 晶须/ABS 基复合材料的力学性能及界面结构
• 4.3.2 MOS 晶须/ABS 基复合材料的力学性能及界面结构
• 4.3.3 镁盐晶须/ABS 基复合材料的相互作用机理
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
• 致谢