聚丙烯/滑石粉复合体系结构与性能研究

论文摘要

本文为提高PP/滑石粉复合材料性能，分别以稀土类β晶型成核剂和聚丙烯接枝马来酸锌（PP-g-MAZn）离聚物为改性剂，通过控制用量和接枝率，以达到改善PP/滑石粉复合材料性能的目的。探讨β晶型成核剂、PP-g-MAZn对PP/滑石粉复合体系力学性能、加工流动性能、耐热性能以及结构的影响；采用毛细管流变仪系统研究了PP-g-MAZn对PP/滑石粉复合体系的流变性能的影响。PLM分析表明，加入β成核剂后，能有效诱导β晶的生成，随着成核剂含量的增加，β晶含量增大，晶体更完善，β成核剂的加入使PP/滑石粉复合材料的β晶增多；β成核剂含量为0.4%时，悬臂梁缺口冲击强度达到最大值14.3KJ·m-2，提高了近2.4倍，硬度也达到最大值为80N·mm-2；随着β成核剂用量的增加，加工流动性能先减小后增加。对PP-g-MAZn增容PP/滑石粉复合体系性能研究表明，随着PP-g-MAZn接枝率的提高，PP/滑石粉复合体系的拉伸强度先升高后下降，接枝率为9.7%时达到最大值40MPa，冲击强度逐渐下降，硬度逐渐增加。随着PP-g-MAZn用量的增加，PP/滑石粉复合体系的拉伸强度逐渐增加，提高约1.2倍，冲击强度先增大后减小，用量为3.6%时冲击强度达到最大值7.1KJ·m-2，加工流动性能变差，热变形温度逐渐增加；对PP-g-MAZn增容PP/滑石粉复合体系的SEM分析表明，PP-g-MAZn改善了滑石粉在PP基体树脂中的分散性。流变性能研究表明，随着剪切速率的增加，PP/滑石粉/PP-g-MAZn复合体系剪切粘度下降；同一剪切速率下，与PP/滑石粉复合体系相比，PP/滑石粉/PP-g-MAZn复合体系的剪切粘度和剪切应力变小；随着PP-g-MAZn用量的增加，复合体系表观粘度变化不大，PP/滑石粉/PP-g-MAZn复合体系的粘流活化能随着剪切速率的增大而降低。挤出物弹性效应研究表明， PP/滑石粉/PP-g-MAZn复合体系挤出物无熔体破裂现象，表面基本光滑，对剪切速率敏感性下降。综上所述，β晶型成核剂含量为0.4%时，PP/滑石粉复合体系的冲击强度明显提高；PP-g-MAZn离聚物的加入，可改善滑石粉在PP基体树脂中的分散性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 聚丙烯的改性
• 1.2.1 共聚、共混改性方法
• 1.2.2 填充改性方法
• 1.3 成核剂的发展概况和种类
• 1.3.1 β晶及β成核剂研究概况
• 1.3.1.1 β成核剂
• 1.3.1.2 β成核剂成核机理
• 1.3.1.3 β成核剂种类
• 1.3.1.4 β晶型成核剂的含量
• 1.3.2 β-PP 的性质及应用
• 1.4 无机填料的表面改性处理
• 1.4.1 无机填料的种类及应用
• 1.4.2 滑石粉的基本特性
• 1.4.2.1 滑石粉的结构特性
• 1.4.2.2 滑石粉的物理性质
• 1.4.3 无机填料表面改性处理目的
• 1.4.4 无机填料表面改性处理方法
• 1.4.5 表面改性处理剂的作用机理及应用
• 1.4.5.1 表面改性处理剂种类
• 1.4.5.1.1 表面活性剂
• 1.4.5.1.2 偶联剂
• 1.4.5.2 偶联剂的作用机理
• 1.4.5.3 高分子偶联剂
• 1.5 离聚物的研究
• 1.5.1 离聚物的合成
• 1.5.2 离聚物的结构与性质
• 1.6 论文的研究目的、内容和创新之处
• 1.6.1 研究目的
• 1.6.2 研究内容
• 1.6.3 研究创新
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料和试剂
• 2.2 实验设备与仪器
• 2.3 PP-g-MAZn 离聚物的制备和表征
• 2.3.1 PP-g-MAZn 离聚物的制备
• 2.3.2 PP-g-MAZn 接枝率的测定
• 2.3.3 PP-g-MAZn 离聚物的表征
• 2.3.3.1 FTIR 分析
• 2.3.3.2 WAXD 分析
• 2.3.3.3 PLM 分析
• 2.4 制备 PP-g-MAZn 增容 PP/滑石粉复合体系的工艺路线
• 2.5 性能测试
• 2.5.1 力学性能测试
• 2.5.1.1 拉伸性能
• 2.5.1.2 冲击性能
• 2.5.1.3 硬度测试
• 2.5.2 加工流动性能测试
• 2.5.3 热性能测试
• 2.5.4 流变性能测试
• 2.6 结构表征和分析
• 2.6.1 结晶性能分析
• 2.6.2 形貌分析
• 第三章 实验结果与讨论
• 3.1 基体性质对 PP/滑石粉复合体系性能的影响
• 3.1.1 β成核剂对 PP 和 PP/滑石粉复合体系结晶形态的影响
• 3.1.2 β成核剂对 PP/滑石粉复合体系结构的影响
• 3.1.3 β成核剂含量对 PP/滑石粉复合体系力学性能的影响
• 3.1.4 β成核剂含量对 PP/滑石粉复合体系加工流动性能的影响
• 3.1.5 β成核剂含量对 PP/滑石粉复合体系耐热性能的影响
• 3.2 PP-g-MAZn 对 PP/滑石粉复合体系性能的影响
• 3.2.1 PP-g-MAZn 接枝率对 PP/滑石粉复合体系性能的影响
• 3.2.1.1 PP-g-MAZn 接枝率对 PP/滑石粉复合体系力学性能的影响
• 3.2.1.2 PP-g-MAZn 接枝率对 PP/滑石粉复合体系加工流动性能的影响
• 3.2.1.3 PP-g-MAZn 接枝率对 PP/滑石粉复合体系耐热性能的影响
• 3.2.2 PP-g-MAZn 用量对 PP/滑石粉复合体系性能的影响
• 3.2.2.1 PP-g-MAZn 用量对 PP/滑石粉复合体系力学性能的影响
• 3.2.2.2 PP-g-MAZn 用量对 PP/滑石粉复合体系加工流动性能的影响
• 3.2.2.3 PP-g-MAZn 用量对 PP/滑石粉复合体系耐热性能的影响
• 3.2.2.4 PP-g-MAZn 用量对 PP/滑石粉复合体系结构的影响
• 3.3 PP-g-MAZn 对 PP/滑石粉复合体系流变性能影响
• 3.3.1 流变曲线
• 3.3.2 剪切速率对表观粘度的影响
• 3.3.3 PP-g-MAZn 用量对复合体系表观粘度的影响
• 3.3.4 PP/滑石粉 PP-g-MAZn 三元复合体系粘流活化能
• 3.3.5 挤出物弹性效应
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 硕士期间发表论文