聚合物/凹凸棒石納米復(fù)合材料制備與性能
來源：中國凹凸棒土網(wǎng) 02-19 20:10
凹凸棒石（ATT）是一種一維棒狀硅酸鹽礦物，表面極性強(qiáng)易團(tuán)聚，在與聚合物加工過程中易破碎，這限制了它的應(yīng)用。本文采用如下兩種方法對ATT進(jìn)行有機(jī)改性，提高ATT在聚合物中的相容性：1）硅烷偶聯(lián)劑（KH570）改性ATT，并用聚烯烴彈性體（POE）包覆ATT制備母粒；2）機(jī)械共混過程中，甲苯-2，4-二異氰酸酯（TDI）原位反應(yīng)改性ATT。
首先采用熔融共混法制備聚丙烯（PP）/ATT二元復(fù)合材料及PP/ATT/POE三元復(fù)合材料，考察了POE/ATT母粒協(xié)同增強(qiáng)聚丙烯（PP），系統(tǒng)地研究了復(fù)合材料的力學(xué)性能、流變性能和結(jié)晶性能。力學(xué)性能研究結(jié)果表明：在PP/ATT二元納米復(fù)合材料中，未改性ATT與ATT-KH570均能提高PP的拉伸強(qiáng)度，但是在相同凹凸棒石含量下，PP/ATT-KH570復(fù)合材料的拉伸性能提高更明顯；未改性ATT未能提高PP的沖擊強(qiáng)度，而PP/ATT-KH570的沖擊強(qiáng)度則隨著ATT-KH570含量提高先增加后降低，并在ATT-KH570含量為1％時達(dá)到最大值。在PP/ATT-KH570/POE三元納米復(fù)合材料中，當(dāng)固定PP/ATT-KH570比例為100/5時，POE含量達(dá)到5％，復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度為8.91KJ/㎡，與未加POE體系相比提高了21.10％；當(dāng)POE含量增加到15％時，復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度提高了44.80％，并且其拉伸強(qiáng)度基本得到保持，說明POE和ATT-KH570對PP具有明顯的協(xié)同增韌增強(qiáng)效果。流變性能測試表明，在低的剪切速率下，ATT-KH570對復(fù)合材料的流動性能有較好的改善。DSC分析結(jié)果表明，POE和ATT-KH570均能有效地促進(jìn)PP結(jié)晶，并且ATT-KH570/POE母粒對PP具有更有效的協(xié)同異相成核促進(jìn)作用。
論文進(jìn)一步通過機(jī)械共混的方法TDI原位改性ATT，以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）為基體，成功制備了PMMA/ATT納米復(fù)合材料。原位改性凹凸棒石在PMMA中分散均勻，納米粒子的形貌（一維棒狀）得到保持，納米復(fù)合材料的力學(xué)性能、熱性能均有大幅提高。傅里葉紅外儀和掃描電鏡的結(jié)果顯示，TDI原位改性的ATT有較高TDI表面接枝率。采用透射電鏡（TEM）觀察納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)時發(fā)現(xiàn)，TDI可使ATT在共混過程中原位表面改性，并使ATT在基體中達(dá)到均勻分散。隨著原位改性凹凸棒石含量從0到6％變化，復(fù)合材料的力學(xué)性能先增加后減少，并在3％時拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值，比純PMMA提高了19％，在2％時無缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)到最大值，比純PMMA提高了31％。當(dāng)在PMMA中加入2％的原位改性凹凸棒石時，因?yàn)锳TT阻礙了PMMA的鏈段運(yùn)動，使其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度提高了13.20℃，復(fù)合材料失重10％的分解溫度較純PMMA提高了73.47℃。
收起∧
doi：
10.7666/d.y1776543
關(guān)鍵詞：
聚合物加工過程 改性凹凸棒石 納米復(fù)合材料 原位改性 材料的力學(xué)性能 缺口沖擊強(qiáng)度 拉伸強(qiáng)度 含量 最大值 流變性能 聚甲基丙烯酸甲酯 機(jī)械共混 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 三元復(fù)合材料 母粒 聚烯烴彈性體 增強(qiáng)聚丙烯 傅里葉紅外儀 復(fù)合材料結(jié)構(gòu) 成核促進(jìn)作用
作者：
樓娣
學(xué)位授予單位：
浙江工業(yè)大學(xué)
授予學(xué)位：
碩士
學(xué)科專業(yè)：
材料物理與化學(xué)
導(dǎo)師姓名：
鐘明強(qiáng)
學(xué)位年度：
2010
語種：
中文
分類號：
TB332 TQ316.6
在線出版日期：
2010年12月31日
首先采用熔融共混法制備聚丙烯（PP）/ATT二元復(fù)合材料及PP/ATT/POE三元復(fù)合材料，考察了POE/ATT母粒協(xié)同增強(qiáng)聚丙烯（PP），系統(tǒng)地研究了復(fù)合材料的力學(xué)性能、流變性能和結(jié)晶性能。力學(xué)性能研究結(jié)果表明：在PP/ATT二元納米復(fù)合材料中，未改性ATT與ATT-KH570均能提高PP的拉伸強(qiáng)度，但是在相同凹凸棒石含量下，PP/ATT-KH570復(fù)合材料的拉伸性能提高更明顯；未改性ATT未能提高PP的沖擊強(qiáng)度，而PP/ATT-KH570的沖擊強(qiáng)度則隨著ATT-KH570含量提高先增加后降低，并在ATT-KH570含量為1％時達(dá)到最大值。在PP/ATT-KH570/POE三元納米復(fù)合材料中，當(dāng)固定PP/ATT-KH570比例為100/5時，POE含量達(dá)到5％，復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度為8.91KJ/㎡，與未加POE體系相比提高了21.10％；當(dāng)POE含量增加到15％時，復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度提高了44.80％，并且其拉伸強(qiáng)度基本得到保持，說明POE和ATT-KH570對PP具有明顯的協(xié)同增韌增強(qiáng)效果。流變性能測試表明，在低的剪切速率下，ATT-KH570對復(fù)合材料的流動性能有較好的改善。DSC分析結(jié)果表明，POE和ATT-KH570均能有效地促進(jìn)PP結(jié)晶，并且ATT-KH570/POE母粒對PP具有更有效的協(xié)同異相成核促進(jìn)作用。
論文進(jìn)一步通過機(jī)械共混的方法TDI原位改性ATT，以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）為基體，成功制備了PMMA/ATT納米復(fù)合材料。原位改性凹凸棒石在PMMA中分散均勻，納米粒子的形貌（一維棒狀）得到保持，納米復(fù)合材料的力學(xué)性能、熱性能均有大幅提高。傅里葉紅外儀和掃描電鏡的結(jié)果顯示，TDI原位改性的ATT有較高TDI表面接枝率。采用透射電鏡（TEM）觀察納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)時發(fā)現(xiàn)，TDI可使ATT在共混過程中原位表面改性，并使ATT在基體中達(dá)到均勻分散。隨著原位改性凹凸棒石含量從0到6％變化，復(fù)合材料的力學(xué)性能先增加后減少，并在3％時拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值，比純PMMA提高了19％，在2％時無缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)到最大值，比純PMMA提高了31％。當(dāng)在PMMA中加入2％的原位改性凹凸棒石時，因?yàn)锳TT阻礙了PMMA的鏈段運(yùn)動，使其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度提高了13.20℃，復(fù)合材料失重10％的分解溫度較純PMMA提高了73.47℃。
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doi：
10.7666/d.y1776543
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聚合物加工過程 改性凹凸棒石 納米復(fù)合材料 原位改性 材料的力學(xué)性能 缺口沖擊強(qiáng)度 拉伸強(qiáng)度 含量 最大值 流變性能 聚甲基丙烯酸甲酯 機(jī)械共混 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 三元復(fù)合材料 母粒 聚烯烴彈性體 增強(qiáng)聚丙烯 傅里葉紅外儀 復(fù)合材料結(jié)構(gòu) 成核促進(jìn)作用
作者：
樓娣
學(xué)位授予單位：
浙江工業(yè)大學(xué)
授予學(xué)位：
碩士
學(xué)科專業(yè)：
材料物理與化學(xué)
導(dǎo)師姓名：
鐘明強(qiáng)
學(xué)位年度：
2010
語種：
中文
分類號：
TB332 TQ316.6
在線出版日期：
2010年12月31日
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