纳米CaCO3填充聚四氟乙烯复合材料及性能研究

论文摘要

高分子材料的高性能化、高功能化研究是近年来高分子材料理论与应用研究领域的热点，具有十分重要的意义。与传统改性方法相比，纳米无机粒子具有许多特异的性能和功能，因而为聚合物改性提供了新的途径。由于纳米粒子表面性质、表面处理方法、填充量等因素对复合材料的结构与性能影响显著，故系统地研究纳米材料的表面改性方法及填充复合材料的结构与性能关系具有重要的理论和实际应用价值，并为高分子材料的高性能、高功能化奠定基础。本论文对钛酸酯偶联剂/分散剂湿法复配纳米CaCO3的表面处理方法与分散稳定机理进行了研究。结果表明，改性后的纳米碳酸钙包覆有良好的有机膜层，且能较好的分散在基体树脂中。实验通过冷压成型和自由烧结制备PTFE/纳米CaCO3复合材料，研究了纳米碳酸钙含量、界面特性对复合材料静态力学性能的影响规律。随着纳米CaCO3含量的增加，复合材料的拉伸弹性模量和断裂伸长率显著增加，冲击强度逐渐增加；未改性纳米CaCO3在填充量为3phr时出现最大值，超过3phr时，又逐渐减小；拉伸强度开始便有所降低，但变化不大。以DSC方法研究了PTFE/纳米CaCO3复合材料的等温结晶性能和动力学。实验表明，不同含量纳米CaCO3对PTFE的降温结晶温度影响不大，异向成核作用不明显。复合材料的界面性质对熔体的降温结晶行为有一定的影响，纳米CaCO3对基体具有一定的成核作用。利用Avrami方法进行试样的等温结晶动力学研究发现，与基体相比，其他四种试样的t1/2变化不明显。较高CaCO3含量试样的Avrami指数明显减小，显示出填料的异相成核作用。实验中，初步建立孔穴模型，对其成核，长大，溶解机理做初步探讨。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 本文研究课题的目的、意义及主要研究内容
• 1.3.1 本论文研究课题的提出
• 1.3.2 本文主要研究内容
• 2 聚四氟乙烯与纳米材料结构特点及性能
• 2.1 聚四氟乙烯结构特点和性能
• 2.1.1 聚四氟乙烯分子结构特点
• 2.1.2 聚四氟乙烯基本性能
• 2.2 纳米材料的结构特点和性能
• 2.2.1 纳米材料
• 2.2.2 纳米材料的结构
• 2.2.3 纳米材料的特性
• 2.3 纳米材料填充改性聚烯烃复合材料简介
• 2.3.1 纳米无机粒子/聚烯烃复合材料概况
• 2.3.2 纳米无机填料增韧、增强机理
• 2.3.3 纳米无机填枓减磨机理
• 2.3.4 纳米无机粒子表面改性
• 3在树脂基复合材料中应用'>2.4 CaCO₃在树脂基复合材料中应用
• 2.5 界面层理论在颗粒填充复合材料的研究中的应用
• 3 试验方案及方法
• 3.1 试验用原材料
• 3.2 试验设备与仪器
• 3.3 试验方法
• 3.3.1 试样制备
• 3.3.2 试样性能测试
• 4 结果与分析
• 4.1 试验用最佳压制烧结工艺探讨
• 4.1.1 聚四氟乙烯的压制工艺
• 4.1.2 聚四氟乙烯及复合材料的烧结工艺
• 4.2 PTFE冷压烧结成型中制品的质量分析
• 4.3 纳米碳酸钙表面改性及对复合材料力学性能影响分析
• 4.4 纳米碳酸钙对FIFE复合材料力学性能影响分析
• 4.4.1 PTFE复合材料力学性能研究
• 3和Nano-TiO₂填充复合材料性能比较'>4.4.2 Nano-CaCO₃和Nano-TiO₂填充复合材料性能比较
• 4.5 纳米粉粒填充改性PTFE拉伸强度影响因素分析
• 4.6 结晶行为对PTFE复合材料性能影响分析
• 4.6.1 聚合物结晶性能研究
• 4.6.2 填充材料对结晶性基体树脂结晶行为的影响
• 3/FTFE复合材料的结晶行为研究'>4.6.3 Nano-CaCO₃/FTFE复合材料的结晶行为研究
• 4.6.4 复合材料熔融等温结晶动力学研究
• 4.7 孔穴对PTFE复合材料影响分析
• 5 结论
• 参考文献
• 论文发表情况
• 致谢