聚醚砜改性聚丙烯的界面性能研究

论文摘要

聚丙烯（PP）是一种通用型热塑性树脂,因其具有优良的综合性能而被人们广泛应用在生产生活的各个方面。PP的优点是绝缘性和耐化学腐蚀性能优良,易于加工,耐疲劳性能好,价格在所有树脂中最低。PP的主要缺点是低温脆性和收缩率大,因而限制了其使用范围。聚醚砜（PES）为非结晶热塑性塑料,玻璃化转变温度高达230℃,具有优良的尺寸稳定性,耐热水、难燃、耐辐射等性能,高温下的弹性模量几乎不变。PES也可与很多材料一起制成复合材料,如与玻璃纤维、碳纤维的复合材料,广泛应用于汽车、飞机、宇航领域、电子电气工业和分离膜工业。本实验选用PES改性PP体系为研究对象,研究两种材料共混时的界面性质。应用反相气相色谱（IGC）技术,测出两种聚合物的表面色散自由能和Lewis酸碱常数,利用Lewis酸碱性理论分析其共混物组分间的Lewis酸碱相互作用情况;计算出Lewis酸碱相互作用参数值Isp3,判定该体系属于Lewis碱碱排斥体系。利用IGC技术同时测定了PP/PES共混体系组分间的热力学相互作用参数x23及相互作用能密度B23。在不同的温度下,测定了16种探针分子与PP、PES及三种不同比例的PP/PES共混物之间的相互作用参数。采用Huang提出的方法,选用△x效应较小的探针分子求算PP和PES之间的相互作用参数x23和“探针标准化相互作用参数”x23。结果表明,PP与PES之间的相容性并不好。共混物的电镜照片进一步证实了这个结论。随着PES含量的增加,组分间的相互作用参数也增加。对同一组成聚合物,相互作用参数随温度的升高而升高。利用差示扫描量热技术（DSC）研究了PP和三种不同组成的PP/PES共混物的非等温结晶动力学性质,同时测定了其力学性能。Avrami方程,Ozawa方程和莫志深方法被用来研究PP和PP/PES共混物的非等温结晶过程。结果发现,Avrami方程可以适用于PP和PP/PES共混物的结晶过程的初始阶段。Ozawa方程适合PP的非等温结品过程,但不适合PP/PES共混体系的非等温结晶全过程。莫志深方法能很好的描述其结晶全过程。最后,利用Kissinger方程求得PP和各种组成的PP/PES共混体系的结晶活化能,发现共混体系的结晶活化能比PP的高,而且随着PES添加量的增加,结晶活化能升高。说明PES对PP的结晶过程起着两种效应,成核能力阻碍和晶核成长阻碍。这与PES分子的刚性链特征和PES在PP中的分散状态有关。力学性能的测试结果如下:PP/PES共混体系的拉伸性能和冲击性能较纯PP相比有所降低,而弯曲性能则有提高,结合样品的扫描电镜结果,其原因可能是PES在PP基体内的分散状态是连续的纤维状,起到了增强作用,从而使材料的弯曲强度增加。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 聚合物共混改性
• 1.1.2 研究聚合物共混体系的界面性能的意义
• 1.2 聚丙烯改性研究发展现状
• 1.3 特种工程塑料聚醚砜简介
• 1.4 聚合物共混材料的界面研究理论
• 1.5 反相气相色谱简介
• 1.5.1 反相气相色谱基本原理
• 1.5.2 反相气相色谱的理论根据
• 1.5.3 反相气相色谱表征的与聚合物有关的重要热力学参数
• 1.6 本课题研究的指导思想和主要内容
• 2 PES和PP的表面性质表征
• 2.1 引言
• 2.1.1 反相气相色谱测定表面色散自由能
• 2.1.2 反相气相色谱测定表面Lewis酸碱常数
• 2.1.3 IGC法在表征聚合物界面Lewis酸碱性的应用
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验药品
• 2.2.2 实验仪器及色谱分析条件
• 2.2.3 色谱柱及固定相的制备
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 PES和PP的表面色散自由能
• 2.3.2 PES和PP的表面Lewis酸碱常数
• 2.3.3 PES与PP的Lewis酸碱相互作用参数
• 2.4 本章小结
• 3 PP/PES共混物组分间相互作用参数的表征
• 3.1 引言
• 3.1.1 IGC技术表征聚合物-聚合物间相互作用参数原理
• 3.1.2 利用IGC方法表征聚合物-聚合物间相互作用参数时需解决的问题
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验药品
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 实验步骤
• 3.2.4 色谱分析条件
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 探针分子与聚合物间相互作用参数
• 3.3.2 探针分子的选择
• 3.3.3 PP/PES共混体系组分间相互作用参数
• 3.4 本章小结
• 4 PP和PP/PES共混物非等温结晶动力学和力学性能
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 原材料及实验仪器
• 4.2.2 实验步骤
• 4.2.3 DSC分析
• 4.2.4 力学性能测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 PP和PP/PES共混物的非等温结晶动力学性质
• 4.3.2 PP和PP/PES的力学性能
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢