PP/弹性体/无机纳米粒子三元复合材料结构与性能的研究

论文题目: PP/弹性体/无机纳米粒子三元复合材料结构与性能的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 高分子化学与物理

作者: 顾圆春

导师: 邱桂学

关键词: 聚丙烯,聚烯烃弹性体,纳米粒子,增韧改性,复合材料

文献来源: 青岛科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 聚丙烯(PP)是一种综合性能优良、用途广泛的通用塑料,PP作为通用塑料高性能化的首选材料,日益引起各研究领域和工业部门的重视。通过合理的增韧增强改性,普通的PP在很多应用场合完全可以代替工程塑料。 本文采用新型聚烯烃热塑性弹性体-茂金属聚乙烯(POE)弹性体替代传统的乙丙橡胶(EPDM或EPR)对PP进行增韧改性,以POE为增韧剂,以纳米高岭土、纳米碳酸钙、纳米二氧化硅等为增强剂,将传统的弹性体增韧方法和新型的纳米粒子增强手段相结合,采用合金化技术和填充复合工艺,制得高性能的聚丙烯复合材料。并对PP/POE/无机纳米粒子三元复合材料进行了系统的结构和性能的研究,采用多种增强手段来提高弹性体增韧改性PP的刚度和强度。 研究结果表明:和传统的弹性体EPDM增韧PP相比,PP/POE共混体系具有突出的冲击韧性,且发生脆韧转变的临界弹性体含量较小;纳米高岭土,纳米碳酸钙和弹性体POE共同用于PP增韧时具有协同作用,呈现的并不是二者独立增韧作用的简单加和;纳米无机粒子对复合体系PP/POE还有增强作用,并大大减缓了因POE的加入而导致的复合体系强度的降低。 通过偏光显微镜观察及DSC分析发现,纳米粒子在PP熔融冷却过程中能起到明显的结晶诱导作用,使PP得以在较高的温度下结晶且使球晶尺寸变得细小而均匀;经过合适的表面处理后,或是在允许的范围内提高用量,纳米粒子对体系的这种结晶诱导作用将变得更加明显,这正是纳米粒子能对PP增强增韧的一个内在原因。在PP/POE/无机纳米粒子三元体系中,纳米粒子主要起增强作用,保持POE添加比例不变,随纳米粒子含量的增加,体系的拉伸强度先上升后下降;POE则赋予体系良好的韧性,纳米粒子的存在,在一定程度上能减缓因POE的加入而引起体系拉伸强度下降的幅度,进而使体系获得良好的综合力学性能。此外,通过不同的三元混合顺序的比较,发现纳米粒子在PP和POE两相间的不同分配比例对体系的力学改性效果也有一定的影响。结果表明:提高粒子在体

论文目录:

符号说明

文献综述

1 聚丙烯的分类

2 聚丙烯的传统改性

2.1 聚丙烯改性目的

2.2 聚丙烯传统改性途径

2.2.1 聚合改性

2.2.2 聚合后改性

3 POE增韧改性PP

3.1 聚烯烃弹性体POE性能简介

3.2 POE与其它弹性体性能比较

3.3 POE增韧机理

3.3.1 弹性体增韧机理

3.3.2 POE的增韧机理

4 聚丙烯的纳米材料改性

4.1 纳米复合材料性能及技术简介

4.2 无机纳米刚性粒子的特性及种类

4.3 纳米粒子增强增韧机理

4.4 无机纳米粒子在复合体系中的充分分散

5 PP/弹性体/纳米无机粒子三元共混体系的研究

5.1 国内外研究的动态和水平

6 论文选题的目的、意义和研究的主要内容

6.1 选题的目的和意义

6.2 研究的主要内容

7 未来发展方向

前言

实验部分

1 主要原料

2 仪器设备

3 共混物的制备

3.1 挤出造粒

3.2 注射样条

4 实验方法

4.1 拉伸试验

4.2 常温下缺口冲击试验

4.3 弯曲试验

4.4 硬度试验

4.5 熔体流动速率实验

4.6 相态结构

4.7 差式扫描量热法(DSC)

4.8 光学显微镜实验

4.9 毛细管流变实验

结果与讨论

第一章 POE和传统弹性体增韧PPB的比较

1.1 POE、EPDM对PPB增韧效果比较

1.2 相态结构分析

1.3 弹性体增韧机理的研究

1.4 熔融和结晶行为

1.5 PP的结晶形态

1.6 流变性能

1.7 结论

第二章 PP/POE/纳米高岭土三元共混体系的研究

2.1 纳米高岭土的用量对PP5、PP5/POE体系力学性能的影响

2.2 加工工艺对共混材料力学性能的影响

2.3 共混物的形态结构分析

2.4 熔融和结晶行为

2.5 PP的结晶形态

2.6 流变性能

2.7 结论

第三章 PP/POE/纳米CaCO_3三元共混体系的研究

3.1 纳米CaCO_3对PP/POE共混体系力学性能的影响

3.2 加工工艺对PP5/POE共混材料力学性能的影响

3.3 PP-g-MAH的用量对PP5/POE/nano-CaCO_3体系力学性能的影响

3.4 PPH、EVA对PP1/POE/nano-CaCO_3复合体系力学性能的影响

3.5 PP2对PP1/POE/PPH/nano-CaCO_3复合体系力学性能的影响

3.6 共混物的形态结构分析

3.7 熔融和结晶行为

3.8 PP的结晶形态

3.9 流变性能

3.10 结论

第四章 各种纳米粒子改性PP/POE体系效果的比较

4.1 各种纳米粒子对PP1/POE共混体系的力学性能影响

4.2 各种纳米粒子在PP5/POE共混体系中的分散情况分析

4.3 熔融和结晶行为

4.4 PP的结晶形态

4.5 流变性能

4.6 偶联剂对PP1/POE/无机纳米粒子三元复合体系力学性能的影响

4.7 结论

第五章总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录

发布时间: 2005-07-27

参考文献

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