同步法制备蒙脱土/碳酸钙复合粒子及其增强聚丙烯的研究

论文摘要

聚合物/无机复合粒子纳米复合材料由于其优异的性能已经引起了研究者们的广泛关注。本文自制了清洁的接枝物PP-g-GMA-St用以制备PP/O-MMT纳米复合材料,将它和工业上较为常用的PP-g-MAH作了全方面的比较,结果显示PP-g-GMA-St完全可以替代PP-g-MAH;另外笔者使用同步法制备了MMT-CaCO3复合粒子,并且用熔融插层法PP/grafter/MMT-CaCO3纳米复合材料,研究了复合材料的结构和性能,探讨了复合粒子工业化的可能性。研究内容包括以下三部分: 1.采用表面活性剂法和微乳液法制备了纳米CaC03和MMT-CaCO3复合粒子,通过XRD,TEM和光学显微镜等方法研究了纳米粒子的结构和形貌,结果表明微乳液法制备的纳米CaCO3和MMT-CaCO3复合粒子粒径小,在基材之中分散均匀;而表面活性剂法制备的则粒径较大且分散不均匀。 2.采用熔融接枝法制备了PP-g-GMA-St和PP-g-MAH,并且用熔融插层法制备了PP/grafter/O-MMT。并且用XRD,TEM和DSC等方法研究了两种纳米复合材料的结构,性能以及结晶动力学。结果表明在制备PP/MMT纳米复合材料方面,PP-g-GMA-St完全可以替代现在工业常用的PP-g-MAH。 3.选择微乳液法制备的不同质量比的MMT-CaCO3复合粒子,并用熔融插层法制备了PP/PP-g-GMA-St/MMT-CaCO3纳米复合材料,用XRD,TEM和DSC等方法研究了这种纳米复合材料的结构,性能以及结晶动力学,探讨了这种纳米复合粒子工业化的可能性。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纳米材料制作方法
• 1.2.1 固相法
• 1.2.2 气相法
• 1.3 液相法
• 1.3.1 沉淀法
• 1.3.2 溶剂蒸发法
• 1.3.3 水热法
• 1.3.4 溶胶—凝胶法（Sol-Gel法）
• 1.3.5 微乳液法
• 1.3.5.1 微乳反应器原理
• 1.3.5.2 微乳反应器的形成及结构
• 1.3.5.3 微乳反应器的应用——纳米颗粒材料的制备
• 1.4 聚合物／蒙脱土纳米复合材料研究状况
• 1.4.1 简介
• 1.4.2 蒙脱土的结构与特性
• 1.4.2.1 蒙脱土的结构
• 1.4.2.2 蒙脱土的特性
• 1.4.3 蒙脱土表面修饰
• 1.4.4 蒙脱土的选择
• 1.4.5 聚合物／蒙脱土纳米复合材料结构
• 1.4.6 聚合物蒙脱土纳米复合材料制备方法
• 1.4.7 聚合物／蒙脱土纳米复合材料的插层反应机理及结构表征
• 1.4.7.1 聚合物／蒙脱土纳米复合材料的插层热力学分析
• 1.4.7.2 聚合物／蒙脱土纳米复合材料的结构表征
• 1.4.8 聚合物／蒙脱土纳米复合材料的性能
• 1.4.8.2 复合材料的热稳定性
• 1.4.8.3 复合材料的气体阻隔性
• 1.4.8.4 复合材料的导电性能
• 1.4.8.5 复合材料的热膨胀系数
• 1.4.8.6 复合材料的阻燃性能
• 1.4.9 多种纳米粒子协同改性聚丙烯复合材料的展望
• 1.4.10 本论文的主要研究内容及意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 原料以及仪器
• 2.2 蒙脱土／碳酸钙纳米复合粒子的制备
• 2.2.1 纳米碳酸钙的制备
• 2.2.1.1 表面活性剂法制备纳米碳酸钙
• 2.2.1.2 微乳液法制备纳米碳酸钙
• 2.2.2 同步法制备蒙脱土／碳酸钙纳米复合粒子
• 2.3 聚丙烯／蒙脱土／碳酸钙纳米复合材料的制备
• 2.3.1 接枝物的制备
• 3纳米复合材料的制备'>2.3.2 PP／grafter／MMT-CaCO₃纳米复合材料的制备
• 2.4 测试与表征
• 2.4.1 力学性能表征
• 2.4.2 接枝率及红外测试（FT-IR）
• 2.4.3 X-射线衍射分析（XRD）
• 2.4.4 透射电镜（TEM）
• 2.4.5 差示扫描量热分析（DSC）
• 第三章 同步法制备蒙脱土／碳酸钙纳米复合粒子
• 3.1 纳米碳酸钙的制备
• 3.1.1 表面活性剂法制备纳米碳酸钙
• 3.1.2 微乳液法制备纳米碳酸钙
• 3.2 纳米碳酸钙的表征
• 3.2.1 显微镜照片（×1600）
• 3.2.2 TEM照片
• 3.3 结果与讨论
• 3复合粒子'>3.4 同步法制备MMT-CaCO₃复合粒子
• 3复合粒子反应机理'>3.5 微乳液法制备MMT-CaCO₃复合粒子反应机理
• 第四章 聚丙烯／接枝物／蒙脱土纳米复合材料的制备
• 4.1 接枝物的制备及表征
• 4.1.1 接枝物的制备
• 4.1.2 接枝率的测定
• 4.1.3 接枝物的表征
• 4.2 聚丙烯／接枝物／蒙脱土纳米复合材料的制备
• 4.2.1 采用PP-g-MAH作为相容剂
• 4.2.2 采用PP-g-GMA-St作为相容剂
• 4.2.3 PP／grafter／MMT纳米复合材料的力学性能
• 4.2.4 PP／grafter／MMT纳米复合材料外观对比
• 第五章 聚丙烯／接枝物／蒙脱土-碳酸钙纳米复合材料的制备
• 3纳米复合材料的制备'>5.1 PP／PP-g-GMA-St／MMT-CaCO₃纳米复合材料的制备
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 TEM表征
• 5.2.2 XRD表征（以下所用复合粒子，未特殊说明的质量比均为1∶1）
• 5.2.3 力学性能表征
• 3非等温结晶动力学分析'>5.2.4 PP／PP-g-GMA-St／MMT-CaCO₃非等温结晶动力学分析
• 5.2.4.1 Jeziorny方法
• 5.2.4.2 Ozawa和Avrami联用方法
• 5.2.4.3 结晶活化能
• 5.3 工业化设想
• 5.3.1 纳米碳酸钙的市场应用状况
• 3／O-MMT纳米复合粒子的工业化路线设想'>5.3.2 一步法制备CaCO₃／O-MMT纳米复合粒子的工业化路线设想
• 5.3.3 生产方法
• 5.3.4 生产设备
• 5.3.5 后续处理
• 5.3.6 处理结果表征
• 第六章 结论
• 参考文献
• 硕士期间论文发表情况