纳米粒子改性聚苯硫醚及其共混物的形态结构与性能研究

论文摘要

聚苯硫醚是一种高性能的特种工程塑料，具有耐高温、抗蠕变、耐化学腐蚀、高刚性、电绝缘性能好、粘结性能优良、摩擦系数低等一系列优点，被广泛应用于电机制造、电器、仪表零部件、防腐化工制品、轴承等领域。但是由于聚苯硫醚的韧性差、玻璃化温度低、拉伸性能一般、价格昂贵等缺点，制约了其更广泛使用。过去我国对聚苯硫醚长期依赖进口，随着国内千吨级生产线的建成，开展对聚苯硫醚的改性研究变得曰益紧迫。为了制备高性能的高分子材料和制品，对现有的聚合物进行改性是一种快捷高效的途径。常见的改性方法有聚合物的填充增强以及共混改性两种方法。 20世纪80年代学界开始将聚合物填充改性与纳米粒子结合起来，形成了聚合物／无机物纳米复合材料，使聚合物填充改性的发展进入了一个新的阶段。通过各种方法制备的聚合物／蒙脱土纳米复合材料具有传统复合材料无法比拟的优点。在很低的蒙脱土含量下(一般为1—10％)却能获得意想不到的效果，并能有效地降低材料的成本，从而赢得大家的青睐。另一方面通过对聚合物共混物的形态结构加以控制，有意识地引入某些特殊化学或物理的作用，或者在成型过程中引入特殊加工方法，通过温度场和剪切场的作用改变聚合物的凝聚态结构，是目前国际上高分子科学研究的热点之一。 本实验室在制备聚合物／蒙脱土纳米复合材料上积累了丰富的经验，并对高分子共混物加工中的形态控制有深入的研究。曾经在国际上率先发现蒙脱土对聚丙烯／聚苯乙烯共混物有增容作用。利用无机纳米粒子对聚苯硫醚进行填充改性，有可能获得高性能的聚苯硫醚纳米复合材料。所以本文选择蒙脱土和聚苯硫醚共混，制备得聚苯硫醚／蒙脱土纳米复合材料，并对其结构与性能进行研究。而为了使聚苯硫醚的得到更广泛的应用，对其共混物进行研究也是必不可少的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 聚苯硫醚的研究进展
• 1.1.1 聚苯硫醚的结构和性能
• 1.1.2 聚苯硫醚共混物的研究进展
• 1.2 聚合物／蒙脱土纳米复合材料简介
• 1.2.1 蒙脱土的形态结构
• 1.2.2 熔融插层法以及形成的纳米复合材料形态结构
• 1.2.3 熔融插层热力学分析
• 1.2.4 熔融插层动力学分析
• 1.3 纳米填料对聚合物及其共混物的影响
• 1.3.1 蒙脱土对聚合物结构的影响
• 1.3.2 蒙脱土对聚合物共混物结构的影响
• 1.4 本论文的研究思路和主要研究内容
• 1.4.1 研究的目的和思路
• 1.4.2 研究内容
• 参考文献
• 第二章 聚苯硫醚／有机蒙脱土纳米复合材料的制备和表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 有机改性蒙脱土的制备
• 2.2.3 聚苯硫醚／有机蒙脱土纳米复合材料的制各
• 2.2.4 形态结构表征
• 2.2.5 热失重测试
• 2.2.6 DSC测试
• 2.2.7 性能测试
• 2.3 聚苯硫醚／蒙脱土纳米复合材料的制备与表征
• 2.3.1 有机化蒙脱土的热稳定性
• 2.3.2 有机化蒙脱土和未有机化蒙脱土在聚苯硫醚中的分散
• 2.3.3 聚苯硫醚／蒙脱土纳米复合材料的形态表征
• 2.4 熔体插层过程研究
• 2.4.1 不同加工时间下的广角X射线衍射
• 2.4.2 不同加工时间后样品中有机处理剂含量变化
• 2.4.3 不同加工时间下的蒙脱土形态
• 2.4.4 聚苯硫醚／有机蒙脱土插层过程分析
• 2.5 聚苯硫醚／有机蒙脱土纳米复合材料性能
• 2.5.1 玻璃化转变温度与结晶性能
• 2.5.2 力学性能表征
• 2.6 本章小结
• 参考文献
• 第三章 利用有机蒙脱土调控聚苯硫醚／尼龙66共混物的形态
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 有机改性蒙脱土的制备
• 3.2.3 聚苯硫醚／有机蒙脱土纳米复合材料的制备
• 3.2.4 形态结构表征
• 3.3 蒙脱土对共混物在密炼机中形态发展的“锁定”作用
• 3.3.1 不同共混物的形态发展
• 3.3.2 聚合物及其纳米复合材料的粘度变化
• 3.3.3 共混物中蒙脱土的形态和位置分布
• 3.3.4 蒙脱土对共混物形态发展“锁定”作用的机理
• 3.4 蒙脱土对聚苯硫醚／尼龙66注塑样品的形态影响
• 3.4.1 不同蒙脱土含量下共混物的形态变化
• 3.4.2 注塑样品中蒙脱土的形态和位置分布
• 3.4.3 共混物注塑样品双连续形态产生的机理
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第四章 碳纳米管以及纳米碳酸钙对聚苯硫醚／尼龙66共混物形态的影响
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 碳纳米管的纯化以及官能化
• 4.2.3 纳米复合材料的制备
• 4.2.4 形态结构表征
• 4.2.5 红外分析
• 4.2.6 性能测试
• 4.3 碳纳米管对共混物注塑样品的形态影响
• 4.3.1 不同碳纳米管含量下共混物的形态变化
• 4.3.2 注塑样品中碳纳米管的形态和位置分布
• 4.3.3 共混物注塑样品形态变化的机理
• 4.4 纳米碳酸钙对共混物注塑样品的形态影响
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 第五章 聚苯硫醚／尼龙66／蒙脱土纳米复合材料的性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验原料
• 5.2.2 有机改性蒙脱土的制备
• 5.2.3 聚苯硫醚／有机蒙脱土纳米复合材料的制备
• 5.2.4 摩擦磨损试验
• 5.2.5 力学性能测试
• 5.2.6 动态粘弹谱（DMA）测试
• 5.2.7 扫描电镜
• 5.3 力学性能表征
• 5.3.1 拉伸和冲击性能
• 5.3.2 动态力学表征
• 5.4 相形态结构对共混物摩擦性能的影响
• 5.4.1 蒙脱土对聚苯硫醚以及尼龙66的摩擦性能的影响
• 5.4.2 共混物相形态对摩擦性能的影响
• 5.4.3 摩擦机理研究
• 5.5 本章小结
• 参考文献
• 第六章 结论
• 攻读博士学位期间发表及待发表的论文与奖励
• 致谢