杂萘联苯型聚醚（砜）酮的复合及共混改性研究

论文摘要

含二氮杂萘联苯聚醚砜和聚醚酮是本研究组近年开发成功的一类高性能工程塑料,是目前耐热等级最高的可溶性聚芳醚新品种。该种类树脂综合性能优异,已应用于许多领域,市场前景广阔。为了拓展杂萘联苯型聚芳醚在增强复合材料领域的应用,本文研究了钛酸钾晶须（TK）、短切玻璃纤维（GF）、纳米碳酸钙（nano- CaCO3）增强聚醚砜酮（PPESK）及聚醚酮（PPEK）复合材料的结构及性能,并探讨了复合材料的界面粘结问题。为改善其加工性能,本文选用聚苯乙烯（PS）和ABS与PPESK进行溶液共混,对共混物的相容性、耐热性、流变性能进行了研究。本文采用溶液共混的方式,用钛酸酯（NDZ-201）和硅烷偶联剂（KH-550、KH-560）处理钛酸钾晶须表面制备PPESK/TK复合材料,并通过扫描电子显微镜（SEM）、示差扫描量热计（DSC）和热重分析（TGA）等手段对复合材料的界面、热性能和力学性能进行了研究。结果表明:钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂改善了PPESK与TK的界面粘结;硅烷偶联剂优于钛酸酯偶联剂,并以晶须重量的1%时为最佳。复合材料的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度都随着TK含量的增加先增大后降低,当TK含量为20%时,综合力学性能最好。随着TK含量的增加,复合材料的耐热性提高。本文采用溶液共混的方法制备了含二氮杂萘结构的聚芳醚酮/钛酸钾晶须（PPEK/TK）复合材料。晶须表面用钛酸酯偶联剂处理。研究了复合材料的拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、形态及热性能。结果表明,复合材料的冲击强度和弯曲强度随晶须含量的增加而提高,拉伸强度略有下降。PPEK/TK复合材料的Tg变化不大;5%热失重温度(T5%)呈上升趋势,复合材料的热稳定性提高。选用短切玻璃纤维作为PPESK的增强材料,采用溶液共混的方式,用钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂处理GF表面制备PPESK/GF复合材料,并通过SEM、DSC和TGA等手段对复合材料的界面、热性能和力学性能进行了研究。结果表明:硅烷偶联剂改善了GF与PPESK的界面粘结;复合材料的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度都随着GF含量的增加先增大后降低,当GF含量为10份时,力学性能达到最佳。随着GF含量的增加,复合材料的玻璃化转变温度和T5%都有所提高。综合力学性能和热性能看,硅烷偶联剂KH-560的效果优于KH-550。采用溶液共沉析方法制备了聚醚砜酮/纳米碳酸钙（PPESK/nano-CaCO3）复合材料。研究了碳酸钙填充量对力学性能、热性能的影响,并用扫描电镜观察了复合材料的形貌。结果表明,在一定范围内用纳米CaCO3填充PPESK,起到了增强和增韧的作用。

论文目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 概述

1.2 高性能聚芳醚

1.2.1 高性能聚芳醚的研究进展

1.2.2 含二氮杂萘酮结构聚芳醚砜酮的研究进展

1.3 高性能聚芳醚共混改性

1.3.1 共混改性

1.3.2 含二氮杂萘酮结构聚芳醚砜酮的共混改性

1.4 高性能聚芳醚的复合材料

1.4.1 研究进展

1.4.2 增强填料

1.4.3 偶联剂对界面的作用机理及界面理论

1.5 论文选题的目的及主要内容

2 PPESK／钛酸钾晶须复合材料的结构与性能

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 主要原料

2.2.2 钛酸钾晶须的表面处理

2.2.3 PPESK／TK复合材料的制备

2.2.4 复合材料的性能测试

2.3 结果与讨论

2.3.1 PPESK／TK复合材料的形态研究

2.3.2 晶须用量及偶联剂用量对PPESK／TK复合材料力学性能的影响

2.3.3 偶联剂种类对PPESK／TK复合材料力学性能的影响

2.3.4 PPESK／TK复合材料的热性能

2.3.4.1 晶须含量对PPESK／TK复合材料热性能的影响

2.3.4.2 偶联剂对PPESK／TK复合材料热性能的影响

2.3.5 PPESK／TK复合材料的高温力学性能预测

2.4 本章小结

3 PPEK／钛酸钾晶须复合材料的结构与性能

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 主要原料

3.2.2 晶须表面处理

3.2.3 复合材料的制备

3.2.4 复合材料性能测试

3.3 结果与讨论

3.3.1 PPEK／TK复合材料的力学性能

3.3.2 PPEK／TK复合材料的热性能

3.3.3 PPEK／TK复合材料的形貌

3.4 本章小结

4 PPESK／玻璃纤维复合材料的结构与性能

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 主要原料

4.2.2 玻璃纤维表面处理

4.2.3 PPESK／GF复合材料的制备

4.2.4 性能测试

4.3 结果与讨论

4.3.1 PPESK／GF复合材料的形态研究

4.3.2 PPESK／GF复合材料的力学性能

4.3.2.1 玻纤含量对复合材料力学性能的影响

4.3.2.2 硅烷偶联剂对复合材料力学性能的影响

4.3.3 PPESK／GF复合材料的热性能

4.4 本章小结

3复合材料的结构与性能'>5 PPESK／纳米CaCO₃复合材料的结构与性能

5.1 引言

5.2 实验部分

5.2.1 主要原料

3的表面处理'>5.2.2 纳米CaCO₃的表面处理

5.2.3 PPESK／GF复合材料的制备

5.2.4 性能测试

5.3 结果与讨论

3复合材料的力学性能'>5.3.1 PPESK／CaCO₃复合材料的力学性能

5.3.1.1 拉伸强度

5.3.1.2 冲击强度

5.3.1.3 弯曲强度

3复合材料的热性能'>5.3.2 PPESK／CaCO₃复合材料的热性能

3复合材料的微观形貌'>5.3.3 PPESK／CaCO₃复合材料的微观形貌

5.4 本章小结

6 PPESK／PS共混物相容性、热性能、流变行为的研究

6.1 引言

6.2 实验部分

6.2.1 主要原料

6.2.2 共混物制备

6.2.3 性能测试

6.3 结果与讨论

6.3.1 PPESK／PS共混物的相容性

6.3.2 PPESK／PS共混物的热稳定性

6.3.3 PPESK／PS共混物的力学性能

6.3.4 PPESK／PS共混物的流变行为

6.3.4.1 不同温度下的流动曲线

6.3.4.2 组成对共混物流变性能的影响

6.4 本章小结

7 PPESK／ABSPPESK／ABS／TK流变行为的研究

7.1 引言

7.2 实验部分

7.2.1 主要原料

7.2.2 共混物制备

7.2.3 性能测试

7.3 结果与讨论

7.3.1 PPESK／ABS共混物的相容性

7.3.2 PPESK／ABS共混物的流变行为

7.3.3 PPESK／ABS／TK复合材料的流变行为

7.4 本章小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间学术论文发表情况

创新点摘要

致谢

附录

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