纳米SiO包覆硅灰石粉填充改性聚丙烯的研究

摘要

本论文研究设计了六种硅灰石填料对聚丙烯进行填充改性,研究了不同表面特性的硅灰石对聚丙烯力学性能、界面效应和结晶行为等的影响.本着对矿物填料表面形貌进行控制设计的目的,提出了用纳米级无机颗粒包覆微米级无机颗粒的思路,即让纳米级SiO<,2>小颗粒包覆在硅灰石表面制成一种新型的纳米包覆粒子填料.为更深入地探讨这种增韧的作用机理,先后进行了样品缺口冲击断口形貌SEM扫描,DSC热分析以及广角X射线衍射WAXD分析等研究.研究表明,纳米SiO<,2>包覆的硅灰石填料经铝酸酯表面改性后,较之其它表面处理方法得到的硅灰石填料,因其表面缺陷的减少以及比表面积和表面活性能的增加,增强了吸附偶联剂的能力,从而大大改善了填料粒子在基体树脂中的分散状态,促进了与基体界面的充分结合.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1硅灰石填充改性聚合物发展概况

1.2聚丙烯及改性概述

1.2.1 PP的化学改性

1.2.2 PP的物理改性

1.3塑料增韧及增韧机理进展

1.3.1橡胶增韧高聚物研究进展

1.3.2无机刚性粒子增韧高聚物研究进展

1.4填料的表面改性

1.4.1改性目的

1.4.2改性方法

1.5填料表面改性效果的表征

1.5.1沉降高度法、活化指数

1.5.2表面接触角、粘度

1.5.3红外光谱、扫描电镜

1.6复合材料的界面理论

1.6.1物理吸附或浸润理论

1.6.2化学键理论

1.6.3束缚层理论

1.6.4可变形层理论

1.6.5磨擦结合理论

1.7不同方法硅灰石增强增韧聚丙烯性能比较

1.8本论文的目的、意义

2原料、设备及实验方法

2.1原料

2.1.1聚丙烯

2.1.2硅灰石

2.1.3铝酸酯偶联剂

2.1.4助剂

2.2制样设备

2.2.1双螺杆挤出机

2.2.2切粒机

2.2.3塑料注射成型机

2.3 PP/硅灰石复合体系样条制备

2.3.1硅灰石填料的纳米包覆

2.3.2硅灰石填料的表面改性

2.3.3测试样条的制备

2.4测试设备及试验条件

2.4.1拉伸、弯曲试验机

2.4.2冲击试验机

2.4.3扫描电子显微镜SEM

2.4.4示差扫描量热计DSC

2.4.5广角X射线衍射仪WAXD

2.4.6 ZBD型白度仪

2.5试样制备工艺

2.6 PP/硅灰石复合体系的界面设计

2.7 PP/硅灰石复合体系界面作用的表征

2.7.1PP/硅灰石复合体系的结晶行为

2.7.2PP/硅灰石复合体系缺口冲击断口形貌观察

2.7.3PP/硅灰石复合体系的力学性能

3硅灰石填料的物理性质及表面改性、纳米包覆研究

3.1包覆硅灰石的物理性质

4不同表面特性填料对PP/硅灰石复合体系力学性能的影响

4.1复合体系力学性能实验数据的测算及处理

4.2对复合体系拉伸性能的影响

4.3对复合体系缺口冲击性能的影响

4.4对复合体系弯曲性能的影响

4.4.1弯曲强度

4.4.2弯曲模量

4.5本章小结

5不同界面特性硅灰石/PP填充复合体系的界面效应研究

5.1填充复合体系界面理论研究

5.2不同表面处理填料与聚合物两相界面行为研究(即PP/硅灰石复合体系冲击断口形貌SEM观察)

5.2.1铝酸酯偶联剂表面改性对硅灰石/PP复合体系界面作用的影响

5.2.2纳米级SiO2小颗粒包覆硅灰石对填充复合体系界面作用的影响

5.2.3铝酸酯偶联剂表面改性与纳米SiO2包覆共同作用对硅灰石/PP填充复合体系界面作用的影响

5.2.4高温烧结对硅灰石/PP填充复合体系界面作用的影响

5.3数学模拟无机粒子与基体之间的界面作用

5.4本章小结

6不同界面特性硅灰石/PP填充复合体系结晶行为研究

6.1硅灰石/PP填充复合体系的结晶和熔融行为

6.2硅灰石/PP填充复合体系的结晶形态研究

6.2.1聚丙烯PP的结晶特点

6.3本章小结

7结论

致谢

参考文献

附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文

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