聚丙烯的增韧与聚酰胺的阻燃及扩链研究

论文摘要

聚丙烯（PP）和聚酰胺（PA）作为常用的塑料品种在民用、工业以及军事等各个领域都有着广泛的应用。为了弥补材料性能的空缺,进一步拓宽其应用范围,我们对这两类材料进行了改性研究。1、Vistamaxx（VM）是一种高丙烯含量的新型乙烯-丙烯弹性体。我们运用具有不同丙烯含量的乙烯-丙烯弹性体（VM3000和VM6102）对PP进行了增韧研究。并通过拉伸、冲击等测试方法和差示扫描量热（DSC）、扫描电子显微镜（SEM）等表征手段对材料的力学性能、结晶性能和微观形貌进行了研究。研究表明表明,这两种高丙烯含量的乙烯-丙烯弹性体能够有效增韧聚丙烯。PP/VM3000体系还能观察到明显的脆韧转变。共混物的结晶温度比纯PP略有升高,结晶峰变宽、峰面积减小。VM对PP有诱导结晶的作用。增韧体系中PP的球晶数目增加,球晶尺寸减小。2、乙烯-醋酸乙烯酯橡胶（EVM）是一种乙烯与醋酸乙烯酯（VA）无规共聚物,具有良好的耐热性、耐油性、阻燃性以及低温性能。为了方便材料的成型和再利用,选用PP和EVM为原材料,通过动态硫化的方法制备出了一种热塑性弹性体（TPE）。研究了工艺条件,硫化剂（过氧化二异丙苯,DCP）和增容剂（马来酸酐接枝聚丙烯,MPP）用量对材料性能（力学性能、耐热油和耐热空气性能、结晶性能等）的影响。研究表明,当DCP的用量小于1.5 phr时,TPE的力学性能、耐热油和耐热空气性能随着DCP用量的增加不断提高。MPP的加入能显著提高材料两相的相容性并改善TPE的力学性能。此外,我们创新性地使用不饱和羧酸盐和抗氧化剂对热塑性弹性体进行了改性,实验结果表明当添加量在一定范围内时,两种添加剂都能有效提高材料的力学性能。3、高温尼龙由于其优异的耐热性、耐溶剂性以及尺寸稳定性,被广泛地应用于电子电气行业。而UL-94 V-0等级的阻燃性是电子电气领域对塑料的基本要求。选用阻燃剂—有机次磷酸盐OP1230对高温尼龙-聚对苯二甲酰癸二酸（PA10T）进行了改性。研究表明, OP1230的加入会加速材料的降解,降低材料的起始分解温度,并导致材料残炭质量的增加。OP1230是PA10T的有效阻燃剂。0.8mm阻燃样条虽未能通过UL-94测试,但当OP1230用量达到18%时,材料的极限氧指数（LOI）从23%提高至45.5%。对于1.6mm阻燃样条,12%的添加量便可使材料达到V-0级,添加量达到18%时,LOI可高达47%。4、针对低粘聚酰胺6（PA6）分子量低力学性能差的特点,采用1,3 -双（2-噁唑啉）基苯（MPBO）与PA6进行熔融扩链反应,考察了MPBO用量对材料力学性能、流变性能和结晶性能的影响。在240℃条件下,当MPBO用量在2.0%时,对PA6的扩链效果最佳,PA6的数均分子量从1.4 104提高到了2.5 104。共混物的拉伸强度、断裂伸长率、特性粘度等均有一定程度的提高,熔融指数明显降低;MPBO对PA6有显著的扩链效果,但是扩链反应也导致材料结晶度和结晶温度有所降低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 聚丙烯及其改性
• 1.1.1 聚丙烯的共混增韧改性
• 1.1.2 弹性体增韧机理的发展
• 1.1.3 影响弹性体增韧效果的主要因素
• 1.2 热塑性弹性体
• 1.2.1 动态硫化热塑性硫化胶（TPV）的发展历史
• 1.2.2 TPV 的结构与形态结构
• 1.2.3 TPV 的性能及其影响因素
• 1.3 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的概况
• 1.4 尼龙
• 1.4.1 尼龙的分类
• 1.4.2 半芳香尼龙的应用
• 1.4.3 尼龙的阻燃
• 1.5 扩链
• 1.5.1 化学扩链剂的类型
• 1.5.2 影响扩链反应的主要因素
• 1.6 本论文研究目的及内容
• 1.6.1 聚丙烯的增韧研究
• 1.6.2 EVM/PP 热塑性弹性体的制备
• 1.6.3 聚酰胺的改性研究
• 第二章 不同丙烯含量乙烯-丙烯弹性体增韧聚丙烯的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验
• 2.2.1 原料
• 2.2.2 样品的制备
• 2.2.3 性能测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 乙烯-丙烯弹性体用量对材料冲击性能的影响
• 2.3.2 乙烯-丙烯弹性体用量对材料拉伸和弯曲性能的影响
• 2.3.3 乙烯-丙烯弹性体用量对材料熔融流动指数（MFI）的影响
• 2.3.4 乙烯-丙烯弹性体用量对材料维卡软化点的影响
• 2.3.5 乙烯-丙烯弹性体用量对材料结晶性能的影响
• 2.3.6 共混物的微观形态
• 2.3.7 共混物的流变性能
• 2.3.8 共混物的动态力学性能
• 2.4 本章小结
• 第三章 乙烯-醋酸乙烯酯橡胶/聚丙烯热塑性弹性体的制备与改性
• 3.1 引言
• 3.2 实验
• 3.2.1 原料
• 3.2.2 试样制备
• 3.2.3 结构与性能测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 EVM/PP TPV 制备工艺的确定
• 3.3.2 橡塑比的选择
• 3.3.3 增容剂对材料性能的影响
• 3.3.4 转速对材料力学性能的影响
• 3.3.5 DCP 用量对材料力学性能的影响
• 3.3.6 DCP 用量对材料重复加工性能的影响
• 3.3.7 DCP 用量对材料结晶和熔融行为的影响
• 3.3.8 DCP 用量对硬度的影响
• 3.3.9 热塑性弹性体的形态
• 3.3.10 耐油和热老化性能
• 3.3.11 热塑性弹性体的MFI
• 3.3.12 PP 类型对热塑性弹性体力学性能的影响
• 3.3.13 不饱和羧酸盐的用量对热塑性弹性体力学性能的影响
• 3.3.14 不饱和羧酸盐增强热塑性弹性体力学的微观形貌
• 3.3.15 不饱和羧酸盐的用量对热塑性弹性体凝胶含量和硬度的影响
• 3.3.16 抗氧剂1010 的用量对热塑性弹性体力学性能的影响
• 3.3.17 热塑性弹性体的动态力学性能
• 3.4 本章小结
• 第四章 聚酰胺的改性研究
• 4.1 引言
• 4.2 聚对苯二甲酰癸二酸（PA10T）的阻燃改性
• 4.2.1 原材料
• 4.2.2 试样制备
• 4.2.3 结构与性能测试
• 4.2.4 热失重分析（TGA）
• 4.2.5 红外谱图分析
• 4.2.6 燃烧性能
• 4.2.7 力学性能及微观形貌
• 4.3 1,3-双（2-噁唑啉）基苯扩链聚酰胺6 的研究
• 4.3.1 主要原料
• 4.3.2 样品的制备
• 4.3.3 性能测试
• 4.3.4 扩链剂含量的确定
• 4.3.5 扩链产物的力学性能分析
• 4.3.6 扩链产物的流变性能分析
• 4.3.7 扩链产物的DSC 分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 全文总结
• 5.1 主要结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文