具有核壳结构的CaCO3表面包覆改性及其在PP复合材料中的应用

具有核壳结构的CaCO3表面包覆改性及其在PP复合材料中的应用

论文摘要

无机刚性粒子增韧聚合物是具有广泛应用前景的研究领域之一。本论文通过优化界面设计的改性思路,以改善无机填料与聚合物基体的相容性和界面粘结为目的,探究适合于CaCO3表面改性的新方法,使改性剂聚丙烯蜡(PPW)或EPDM能够通过化学键合方式包覆在CaCO3表面,并将其应用于PP的二元、三元体系的填充改性上,以期获得力学性能优良的复合材料。本学位论文第2章采用课题组专利方法—固相接枝法将PPW固定在CaCO3表面。研究了该固相接枝改性CaCO3(PPW-CaCO3)制备的工艺参数,分析其形成过程。通过溶解实验并结合红外及热重分析结果,证明PPW已经通过化学键合而成功地包覆在CaCO3表面。第3章和第4章研究了PPW-CaCO3填充PP二元、三元体系的微观结构、综合力学性能、结晶性能及流变性能。研究表明:在PP/PPW-CaCO3体系中,PPW-CaCO3与PP的相界面模糊,CaCO3在体系中能达到均匀分散。且PPW-CaCO3在一定程度上可以改善PP体系的结晶性能,故该体系较PP/未改性CaCO3体系具有更好的力学性能和加工流动性能。而在对PP/EPDM/PPW-CaCO3(PPW-CaCO3与PP、EPDM之间为物理缠绕作用)的研究中发现:尽管采用母料法的加工方式,但该三元复合材料最终的相结构受热力学因素影响既存在以EPDM为壳、CaCO3为核的“核壳结构”,又存在CaCO3与EPDM各自独立分散在PP基体中的结构。PPW-CaCO3填充体系比未改性体系更有利于核壳结构的形成。当EPDM用量为8 phr,PPW-CaCO3用量为15phr时,复合材料的力学性能最优。第5章中设计了一种为CaCO3与EPDM之间存在直接化学键合作用的界面结构,它是通过制备EPDM-CaCO-3母料而实现的。红外及热重分析证明:在该母料中,EPDM已经成功地与CaCO3表面形成化学键合。将该母料应用于PP后,制得了PP/EPDM-CaCO3复合材料,研究发现材料中CaCO3与EPDM的界面模糊,且存在着大量的EPDM直接包覆CaCO3核壳结构。当EPDM用量为8phr,CaCO3的填充量为15phr时,材料的力学性能达最大值。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 中文文摘
  • 第1章 绪论
  • 1.1 概述
  • 1.2 PP增韧改性的研究
  • 1.2.1 化学改性
  • 1.2.2 物理改性
  • 3及其表面改性'>1.3 CaCO3及其表面改性
  • 1.3.1 表面活性剂改性
  • 1.3.2 偶联剂改性
  • 1.3.3 聚合物包覆改性
  • 1.3.4 无机电解质分散剂改性
  • 3填充改性PP的研究进展'>1.4 CaCO3填充改性PP的研究进展
  • 1.4.1 表面改性后填充
  • 1.4.2 与无机填料共复合
  • 1.4.3 与弹性体协同增韧
  • 1.5 聚合物的增韧机理
  • 1.5.1 弹性体增韧
  • 1.5.2 刚性有机粒子增韧
  • 1.5.3 刚性无机粒子增韧
  • 1.5.4 多元复合体系协同增韧
  • 1.6 刚性粒子增韧聚合物的影响因素
  • 1.6.1 基体性能
  • 1.6.2 界面粘结力
  • 1.6.3 粒间基带厚度
  • 1.6.4 刚性粒子在基体中的形态
  • 1.7 研究热点及方向
  • 1.7.1 增韧机理的研究
  • 1.7.2 界面的设计
  • 1.8 本课题研究内容及创新点
  • 1.8.1 立题依据
  • 1.8.2 拟研究内容
  • 1.8.3 创新点
  • 3及其表征'>第2章 固相接枝法表面包覆改性CaCO3及其表征
  • 2.1 前言
  • 2.2 试验部分
  • 2.2.1 原料及试剂
  • 2.2.2 实验仪器及设备
  • 3的表面固相接枝改性'>2.2.3 CaCO3的表面固相接枝改性
  • 2.2.4 红外分析
  • 2.2.5 热重分析
  • 3包覆率的测定'>2.2.6 PPW-CaCO3包覆率的测定
  • 2.3 结果与讨论
  • 2.3.1 PPW用量的估算
  • 2.3.2 固相接枝反应温度的确定
  • 2.3.3 引发剂的选择
  • 2.3.4 工艺方法的确定
  • 3过程分析'>2.3.5 固相接枝法改性CaCO3过程分析
  • 3的红外谱图分析'>2.3.6 PPW-CaCO3的红外谱图分析
  • 3的热重分析'>2.3.7 PPW-CaCO3的热重分析
  • 2.4 本章小结
  • 3填充改性PP复合体系的结构与性能研究'>第3章 CaCO3填充改性PP复合体系的结构与性能研究
  • 3.1 前言
  • 3.2 实验部分
  • 3.2.1 原料及试剂
  • 3.2.2 实验仪器及设备
  • 3复合材料的制备'>3.2.3 PP/PPW-CaCO3复合材料的制备
  • 3.2.4 力学性能测试
  • 3.2.5 结晶行为分析
  • 3.2.6 加工流动性能
  • 3.2.7 断面形貌分析
  • 3.3 结果与讨论
  • 3中丙烯酸(AA)用量的确定'>3.3.1 PPW-CaCO3中丙烯酸(AA)用量的确定
  • 3.3.2 不同型号及用量的PPW对PP力学性能的影响
  • 3的用量对PP力学性能的影响'>3.3.3 PPW-CaCO3的用量对PP力学性能的影响
  • 3复合材料的非等温结晶行为分析'>3.3.4 PP/CaCO3复合材料的非等温结晶行为分析
  • 3复合材料的等温结晶行为分析'>3.3.5 PP/CaCO3复合材料的等温结晶行为分析
  • 3复合材料的加工流动性能'>3.3.6 PP/CaCO3复合材料的加工流动性能
  • 3在PP材料中的分散状况'>3.3.7 CaCO3在PP材料中的分散状况
  • 3.4 本章小结
  • 3三元复合材料的相结构及性能研究'>第4章 PP/EPDM/CaCO3三元复合材料的相结构及性能研究
  • 4.1 前言
  • 4.2 实验部分
  • 4.2.1 原料及试剂
  • 4.2.2 实验仪器及设备
  • 4.2.3 材料接触角的测定
  • 4.2.4 样品制备
  • 4.2.5 断面形貌分析
  • 4.2.6 结晶行为分析
  • 4.2.7 力学性能测试
  • IC的测试'>4.2.8 JIC的测试
  • 4.3 结果与讨论
  • 3与PP、EPDM之间的界面及相容性的研究'>4.3.1 PPW-CaCO3与PP、EPDM之间的界面及相容性的研究
  • 4.3.2 相结构分析
  • 4.3.3 断面形貌分析
  • 4.3.4 结晶行为分析
  • 4.3.5 力学性能的研究
  • IC值的研究'>4.3.6 断裂韧性JIC值的研究
  • 4.4 本章小结
  • 3界面设计及其在 PP中的应用初探'>第5章 化学键合作用的EPDM/CaCO3界面设计及其在 PP中的应用初探
  • 5.1 前言
  • 5.2 实验部分
  • 5.2.1 原料及试剂
  • 5.2.2 实验仪器及设备
  • 3母料(简称为EPDM-CaCO3)的制备'>5.2.3 化学键合作用的EPDM/CaCO3母料(简称为EPDM-CaCO3)的制备
  • 3三元复合材料的制备'>5.2.4 PP/EPDM-CaCO3三元复合材料的制备
  • 5.2.5 红外分析
  • 5.2.6 热重分析
  • 5.2.7 断面形貌分析
  • 5.2.8 结晶行为分析
  • 5.2.9 机械性能测试
  • IC的测试'>5.2.10 JIC的测试
  • 5.3 结果与讨论
  • 5.3.1 红外光谱分析
  • 5.3.2 热重分析
  • 5.3.3 断面形貌分析
  • 5.3.4 结晶性能分析
  • 5.3.5 力学性能
  • IC值的研究'>5.3.6 断裂韧性JIC值的研究
  • 5.4 本章小结
  • 第6章 总结
  • 6.1 结论
  • 6.2 进一步的工作思路及建议
  • 参考文献
  • 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
  • 致谢
  • 个人简历
  • 相关论文文献

    标签:;  ;  ;  ;  ;  

    具有核壳结构的CaCO3表面包覆改性及其在PP复合材料中的应用
    下载Doc文档

    猜你喜欢