论文题目: 基于臭氧化反应的通用高分子材料高性能化的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 周冕
导师: 徐僖
关键词: 臭氧化,高密度聚乙烯,超高分子量聚乙烯,茂金属乙烯辛烯共聚物,苯乙烯乙烯,丁二烯苯乙烯嵌段共聚物
文献来源: 四川大学
发表年度: 2005
论文摘要: 通用高分子材料产量大,应用面广,但不能满足较高的使用要求。采用臭氧化技术在非极性通用高分子材料分子中引入含氧极性基团,通过与有关组分共混可实现通用高分子材料高性能化目的,可利用臭氧化降解反应改善难于加工的通用高分子材料的流变性能。臭氧化工艺简单且无污染,效果显著,易于工业化推广应用,是一项制备高性能高分子材料绿色化技术。本文选择HDPE、UHMWPE、PC 和PA6 通用高分子材料及HDPE/STC、UHMWPE/滑石粉、PC/POE、PC/POE/硅灰石和PA6/SEBS 共混材料为重点,研究通过基于臭氧化反应使其高性能化的机理及可行性,为工业化推广应用提供依据。本文讨论了紫外线辐照和提高反应环境温度对HDPE 臭氧化反应的协同效应。通过红外光谱、化学处理、核磁共振和分子量测定等实验,确认HDPE 臭氧化产物的归属,为HDPE 快速氧化技术的工业化应用奠定了一定的理论基础。通过臭氧化HDPE 与绢英粉(STC)共混,制备了高性能的臭氧化HDPE/STC 复合材料。采用扫描电镜(SEM)、衰减全反射红外(ATR)、差示扫描量热(DSC)、声发射(AE)和Zeta 电势等对臭氧化HDPE/STC 复合材料的界面相互作用进行了研究。利用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的臭氧化降解产物对UHMWPE 的增塑作用,提高UHMWPE 的加工流动性能。通过臭氧化改善了UHMWPE 与滑石粉(talcum)的相容性,在此基础上制备了加工流动性能与力学性能皆较为优越的臭氧化UHMWPE/talcum 复合材料。通过臭氧化反应在热塑性弹性体(乙烯-1-辛烯共聚物,POE;苯乙烯-乙烯/丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物,SEBS)分子中引入含氧极性基团,改善其与极性工程塑料的相容性,提高工程塑料的抗冲击、耐环境应力开裂以及加工流动性能。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 前言
1.1 研究背景
1.1.1 通用高分子材料高性能化的研究现状
1.1.2 辐照增容在高分子材料中的应用
1.1.3 发展新的辐照增容方法的必要性
1.2 本论文构思及目的
1.3 本论文主要研究内容
1.4 本论文创新点
第二章 实验部分
2.1 主要原料
2.2 实验装置及设备
2.3 试样制备
2.4 性能测试与表征
第三章 高密度聚乙烯(HDPE)的臭氧化反应研究
3.1 聚烯烃的臭氧光氧化与热氧化反应
3.2 臭氧化反应条件对HDPE 分子链化学结构的影响
3.2.1 薄膜试样的臭氧光氧化与热氧化
3.2.1.1 臭氧浓度的影响
3.2.1.2 反应环境温度的影响
3.2.1.3 紫外光照的影响
3.2.1.4 紫外光照与反应环境温度的协同作用
3.2.1.5 紫外光强度的影响
3.2.2 粉料试样的臭氧光氧化与热氧化
3.2.2.1 臭氧浓度的影响
3.2.2.2 反应环境温度的影响
3.2.2.3 紫外光照的影响
3.2.2.4 紫外光照与反应环境温度的协同作用
3.2.3 粒料试样的臭氧光氧化与热氧化
3.2.3.1 臭氧浓度的影响
3.2.3.2 反应环境温度的影响
3.2.3.3 紫外光照的影响
3.3 臭氧化HDPE 分子中含氧极性基团的归属
3.3.1 真空干燥对大分子过氧化氢(POOH)的鉴别
3.3.2 碱解反应对羰基的鉴别
3.3.3 ~1HNMR对羧基的确认
3.4 储存时间对臭氧化HDPE 分子中COOH 含量的影响
3.5 臭氧化HDPE 的分子量及其分布
3.6 臭氧化HDPE 的氧化降解产物研究
3.7 本章小结
第四章 臭氧化HDPE/绢英粉(STC)共混体系的研究
4.1 臭氧化反应对HDPE 结构与性能的影响
4.1.1 HDPE分子链化学结构的变化
4.1.1.1 傅立叶红外光谱(FTIR)分析
4.1.1.2 分子量及其分布(GPC)测定
4.1.1.3 差示扫描量热(DSC)分析
4.1.1.4 广角X 射线衍射(WAXD)分析
4.1.2 臭氧化对HDPE 力学性能的影响
4.1.3 臭氧化对HDPE 流变性能的影响
4.2 臭氧化HDPE/STC 共混体系的界面相互作用
4.2.1 扫描电镜(SEM)分析
4.2.2 衰减全反射红外(ATR)分析
4.2.3 差示扫描量热法(DSC)分析
4.2.4 声发射(AE)分析
4.2.5 Zeta 电势分析
4.3 臭氧化HDPE/STC体系的流变性能
4.4 臭氧化HDPE/STC体系的力学性能
4.4.1 STC 含量的影响
4.4.2 臭氧化时间的影响
4.4.3 偶联剂处理STC 的协同增韧作用
4.5 本章小结
第五章 臭氧化超高分子量聚乙烯(UHMWPE)结构与性能的研究
5.1 臭氧化对UHMWPE 结构与性能的影响
5.1.1 UHMWPE 分子链化学结构的变化
5.1.1.1 傅立叶红外光谱(FTIR)分析
5.1.1.2 动态接触角(DCA)测定
5.1.1.3 臭氧化UHMWPE 粘均分子量测定
5.1.1.4 差示扫描量热(DSC)分析
5.1.1.5 广角X 射线衍射(WAXD)分析
5.1.2 臭氧化对UHMWPE 加工性能的影响
5.1.2.1 臭氧化对UHMWPE 熔体流动速率(MFR)的影响
5.1.2.2 臭氧化UHMWPE 的转矩流变测定
5.1.2.3 臭氧化UHMWPE 挤出物的表面质量
5.1.3 臭氧化对UHMWPE 力学性能的影响
5.2 臭氧化UHMWPE/滑石粉共混体系的结构与性能
5.2.1 差示扫描量热(DSC)分析
5.2.2 广角X 射线衍射(WAXD)分析
5.2.3 扫描电镜(SEM)分析
5.2.4 臭氧化对UHMWPE/滑石粉共混体系熔体流动速率的影响
5.2.5 臭氧化UHMWPE/滑石粉共混体系的力学性能
5.3 本章小结
第六章 聚碳酸酯/臭氧化茂金属乙烯-1-辛烯共聚物(POE)共混体系的研究
6.1 臭氧化对POE 结构与性能的影响
6.1.1 POE 分子链化学结构的变化
6.1.1.1 傅立叶红外光谱(FTIR)分析
6.1.1.2 粘均分子量测定
6.1.2 臭氧化POE 的力学性能
6.1.3 臭氧化POE 熔体流动速率的变化
6.2 PC/臭氧化POE 共混体系的结构与性能
6.2.1 扫描电镜(SEM)分析
6.2.2 Molau实验
6.2.3 PC/臭氧化POE 共混体系的力学性能
6.2.4 PC/臭氧化POE 共混体系的抗溶剂性能
6.2.5 PC/臭氧化POE 共混体系的耐沸水性能
6.2.6 PC/臭氧化POE 共混体系的低温冲击强度
6.2.7 PC/臭氧化POE 共混体系缺口冲击强度的壁厚依赖性
6.2.8 PC/臭氧化POE 共混体系的流变性能
6.3 PC/臭氧化POE/硅灰石填充体系
6.3.1 扫描电镜(SEM)分析
6.3.2 PC/臭氧化POE/硅灰石填充体系的力学性能及抗溶剂性能
6.3.3 PC/臭氧化POE/硅灰石填充体系的流变性能
6.4 本章小结
第七章 尼龙6(PA6)/臭氧化苯乙烯-乙烯/丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)共混体系的研究
7.1 臭氧化对SEBS 结构与性能的影响
7.1.1 SEBS分子链化学结构的变化
7.1.2 SEBS分子量的变化
7.1.3 SEBS熔体指数的变化
7.1.4 SEBS力学性能的变化
7.2 PA6/臭氧化SEBS 共混体系的结构表征
7.2.1 衰减全反射红外光谱(ATR)分析
7.2.2 Molau实验
7.2.3 广角X 射线衍射(WAXD)分析
7.2.4 扫描电镜(SEM)分析
7.3 臭氧化反应时间对PA6/臭氧化SEBS 共混体系力学性能的影响
7.4 臭氧化SEBS含量对PA6/臭氧化SEBS共混体系力学性能的影响
7.5 PA6/臭氧化SEBS 共混体系的流变性能
7.6 本章小结
第八章 结论
参考文献
附录(攻读博士学位期间参与的科研项目和发表的论文)
致谢
声明
发布时间: 2005-10-17
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