聚甲醛的共混及复合改性研究

聚甲醛的共混及复合改性研究

论文摘要

聚甲醛(POM)为高结晶线形热塑性聚合物,能在较宽的温度范围内保持其所具有的力学性能、化学性能和电性能,是一种具有优良综合性能的工程塑料。但POM存在着韧性差、缺口冲击强度低、缺口敏感性大的缺陷,极大地限制了它在各个领域中应用范围的扩大,为此,国内外对如何提高POM的冲击韧性进行了大量研究。作为结构材料的聚合物,其强度和韧性是两个重要的力学性能指标。弹性体增韧聚合物虽能得到理想的韧性,却损耗了材料的强度和刚性,并降低了加工流动性,因此出现了刚性粒子增韧聚合物的思想。本论文分别用玻璃纤维(GF)和纳米碳酸钙(nano-CaCO3)对POM进行增强和填充改性,而且在nano-CaCO3填充的基础上引入共聚酰胺(COPA)对POM进行复合改性,并对体系的形态结构、粒子间距、晶体尺寸与性能的关系进行了系统的研究,主要成果如下:1.用GF填充POM,研究了偶联剂种类与偶联剂加入量、GF含量对POM/GF复合材料力学性能、熔点、热稳定性的影响。发现GF的加入提高了POM/GF复合材料的熔点和热稳定性。通过偶联剂处理,GF能够较好的分散,并且增强复合材料界面的结合。2.用CaCO3填充复合POM,研究了CaCO3的含量、粒径对对聚甲醛的力学性能、分散、结晶行为等的影响,揭示了影响无机填料填充复合材料韧性的主导因素不是晶粒尺寸的减小,而是CaCO3在基体中的分散形态及填料与基体间的界面粘结状况,粒子在基体中分散均匀,分散尺寸小,与基体间界面粘结好,有利于材料冲击韧性的提高。3.在POM/CaCO3的基础上引入COPA,并对体系进行了考察。发现COPA的加入,不同程度的提高POM的热稳定性。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 聚甲醛的发展概况
  • 1.1.1 聚甲醛的结构特征及主要性能
  • 1.1.2 聚甲醛的发展现状
  • 1.1.3 聚甲醛的应用
  • 1.2 聚甲醛的改性
  • 1.2.1 热塑性聚氨酯弹性体(TPU)增韧改性 POM
  • 1.2.2 丁腈橡胶(NBR)增韧改性 POM
  • 1.2.3 三元乙丙橡胶(EPDM)增韧改性 POM
  • 1.2.4 胺/聚甲醛/丁睛橡胶三元体系
  • 1.2.5 聚酰胺及聚酰胺共聚物增韧改性 POM
  • 1.2.6 其他聚合物增韧改性POM
  • 1.3 纳米复合材料
  • 1.3.1 纳米复合材料的分类
  • 1.3.2 纳米材料的表面改性
  • 1.3.3 纳米复合材料的研究现状
  • 1.3.4 纳米复合材料的合成方法
  • 1.3.4.1 溶胶-凝胶法
  • 1.3.4.2 共混法
  • 1.3.4.3 原位插层法
  • 1.3.4.4 LB膜技术
  • 1.3.4.5 原位聚合法
  • 1.3.5 碳酸钙的表面处理
  • 1.3.5.1 偶联剂表面处理
  • 1.3.5.2 有机物表面处理
  • 1.3.5.3 高分子表面处理
  • 1.3.5.4 无机物表面处理
  • 1.3.5.5 表面辐照处理
  • 1.4 聚甲醛增韧得影响因素
  • 1.5 本论文课题得提出
  • 1.6 本论文研究的主要内容
  • 1.7 本论文的研究特色
  • 第二章 实验部分
  • 2.1 主要原料及设备
  • 2.1.1 主要原料
  • 2.1.2 主要设备
  • 2.2 实验内容
  • 2.2.1 实验原料得预处理
  • 2.2.1.1 纳米碳酸钙的预处理
  • 2.2.1.2 玻璃纤维的预处理
  • 2.2.1.3 聚甲醛的预处理
  • 2.2.2 试样的制备
  • 3复合材料的制备'>2.2.2.1 POM/nano-CaCO3复合材料的制备
  • 3 复合材料制备'>2.2.2.2 POM/COPA 共混及 POM/COPA/nano-CaCO3复合材料制备
  • 2.2.2.3 POM/GF 复合材料的制备
  • 2.3 性能测试及表征
  • 2.3.1 差热分析(DSC)
  • 2.3.2 热失重分析(TGA)
  • 2.3.3 扫描电镜分析(SEM)
  • 2.3.4 力学性能测试
  • 2.3.4.1 拉伸性能测试
  • 2.3.4.2 冲击性能测试
  • 第三章 结果与讨论
  • 3.1 POM/GF 复合材料的研究
  • 3.1.1 偶联剂的种类对 POM/GF 复合材料性能的影响
  • 3.1.1.1 力学性能的影响
  • 3.1.1.2 扫描电镜分析
  • 3.1.1.3 DSC 分析
  • 3.1.2 偶联剂的用量对 POM/GF 复合材料性能的影响
  • 3.1.2.1 力学性能的影响
  • 3.1.2.2 扫描电镜分析
  • 3.1.3 GF 含量对 POM/GF 复合材料各项性能的影响
  • 3.1.3.1 力学性能的影响
  • 3.1.3.2 熔体流动速率
  • 3.1.3.3 热失重分析
  • 3.1.3.4 差热分析
  • 3复合材料的研究'>3.2 POM/nano-CaCO3复合材料的研究
  • 3(30nm)用量对复合材料力学性能的影响'>3.2.1 nano-CaCO3(30nm)用量对复合材料力学性能的影响
  • 3.2.1.1 冲击强度
  • 3.2.1.2 拉伸强度
  • 3.2.1.3 弯曲强度
  • 3(70nm)用量对复合材料力学性能的影响'>3.2.2 nano-CaCO3(70nm)用量对复合材料力学性能的影响
  • 3.2.2.1 冲击强度
  • 3.2.2.2 拉伸强度
  • 3.2.2.3 弯曲强度
  • 3的粒径对复合材料力学性能的影响'>3.2.3 nano-CaCO3的粒径对复合材料力学性能的影响
  • 3.2.3.1 冲击强度
  • 3.2.3.2 拉伸强度
  • 3.2.3.3 弯曲强度
  • 3复合材料的扫描电镜分析(SEM)'>3.2.4 POM/nano-CaCO3复合材料的扫描电镜分析(SEM)
  • 3复合材料的热失重分析(TGA)'>3.2.5 POM/nano-CaCO3复合材料的热失重分析(TGA)
  • 3复合材料的研究'>3.3 POM/COPA/nano-CaCO3复合材料的研究
  • 3.3.1 COPA 用量对 POM/COPA 共混体系力学性能的影响
  • 3.3.1.1 冲击性能
  • 3.3.1.2 拉伸性能
  • 3.3.1.3 弯曲性能
  • 3的用量对三元复合材料力学性能的影响'>3.3.2 nano-CaCO3的用量对三元复合材料力学性能的影响
  • 3.3.2.1 冲击性能
  • 3.3.2.2 拉伸性能
  • 3.3.2.3 弯曲性能
  • 3复合材料的差热分析(DSC)'>3.3.3 POM/COPA/nano-CaCO3复合材料的差热分析(DSC)
  • 第四章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录
  • 相关论文文献

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