聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料自增强研究

论文摘要

采用熔融插层的方法制备聚乙烯/蒙脱土（PE/MMT）纳米复合材料,研究这种纳米复合材料在拉伸应力场中的自增强行为,采用各种结构表征手段深入研究这种纳米复合材料在拉伸过程中微观结构的演变过程,并确定拉伸工艺条件,制备单向聚乙烯自增强材料。蒙脱土（Montmorillionite,MMT）是一种具有特殊结构及适中离子交换容量的层状硅酸盐,被广泛地用于制备聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料。本文中,我们首先将提纯的蒙脱土钠化改型,得到符合要求的微米级蒙脱土;然后用十六烷基三甲基溴化铵（HDTMAB）作交换剂,对其进行改性,使之由亲水性变成亲油性;继而用苯乙烯进行原位插层聚合,得到有机改性蒙脱土PS-MMT;最后以PS-MMT、高密度聚乙烯（HDPE）为原料,以乙烯醋酸乙烯酯（EVA）或马来酸酐接枝聚乙烯（PEMA）作相容剂,采用熔融插层法制得聚乙烯/蒙脱土（PE/MMT）纳米复合材料。采用X-射线衍射（XRD）、电子显微镜、扫描电镜（SEM）等手段表征蒙脱土在聚乙烯基体中的分散行为及复合材料的微观结构。分析讨论蒙脱土在基体中的分散效果;研究不同相容剂对聚乙烯/蒙脱土相容性的改善情况;探讨工艺条件对复合体系层间距及性能的影响。研究聚乙烯/蒙脱土（PE/MMT）纳米复合材料在拉伸应力场中的自增强行为,采用各种结构表征手段深入研究PE/MMT在拉伸过程中微观结构的演变过程,包括蒙脱土片层的形态、限制相的变化、PE大分子链的取向结构及与力学性能之间的关系等;确定制备单向聚乙烯自增强材料的拉伸工艺条件,如拉伸温度、拉伸速度及拉伸倍率等;提出并验证PE/MMT在拉伸应力场中PE大分子链的取向机理及新的结构模型,对聚合物大分子链与层状硅酸盐的相互作用、受限相结构以及受限相在应力场中的行为有着重要的理论意义,补充和完善了现有的理论,为通用高分子材料的高性能化开辟一条新的途径,具有重大的技术应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状和发展动态
• 1.3 主要研究内容和技术路线
• 1.4 论文的创新点
• 2 蒙脱土的提纯、钠化及理想结构模型的计算和验证
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.3 结果与讨论
• 2.4 MMT理想结构模型的计算验证
• 2.5 小结
• 3 有机蒙脱土的制备与表征
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.4 小结
• 4 聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备
• 4.1 前言
• 4.2 试验部分
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 小结
• 5 聚乙烯/蒙脱土自增强材料的制备、表征及自增强机理探讨
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.3 结果与讨论
• 5.4 小结
• 6 主要结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录