硅溶胶的制备及SiOx/聚烯烃材料性能的研究

摘要

聚烯烃纳米复合材料由于性能优良，在很多领域都被广泛的应用，尤其电线电缆领域。而制备SiOx/聚烯烃复合材料成为人们研究的热点之一，并且取得了很大的进展，但是对体系深入系统的研究还不足，所以本文主要研究制备分散性好、稳定性高的水性硅溶胶，并采用双溶液法制备纳米聚烯烃复合材料。为聚烯烃基纳米复合材料的工业化生产打下基础。
　　本文用溶胶凝胶法，以正硅酸乙酯(TEOS)和蒸馏水为原料、A碱作为催化剂制备水性硅溶胶，研究反应温度、反应时间和pH值对硅溶胶凝固含量的影响，针对实验结果可知:反应温度45℃、反应时间1.5h、pH值约为10.0时，制备的水性硅溶胶固含量最高可达到23.7wt％。利用用正交设计实验研究分析无水乙醇、蒸馏水以及偶联剂(KH-570)不同含量对硅溶胶ζ电位值即稳定性的影响，通过分析三种因素对这一指标影响的显著性，分析结果表明:当无水乙醇用量27ml、蒸馏水用量54ml、偶联剂用量2ml时，制备的水性硅溶胶ζ电位最大，稳定性最好。
　　实验采用双溶液法制备母料，将母料与熔融的低密度聚乙烯共混制备纳米复合材料，并且研究SiOx、 EVA和茂金属聚乙烯(mPE)等因素对纳米复合材料各项性能的影响，分析结果表明:由于硅溶胶粒子带有一定的负电，分析发现带电量的多少（ζ电位的大小）对复合材料的空间电荷，力学性能以及分散性都有一定的影响，带电量越大（ζ电位越大）对空间电荷的抑制效果越好，力学性能越好，纳米粒子分布越均匀。醋酸乙烯(VA)含量14wt％与VA含量50wt％的两种EVA，用量分别为3wt％、5wt％和7wt％时，发现复合材料中添加VA含量14wt％的EVA时，表现出来的力学性能，分散性和体积电阻率均优于VA含量50wt％的EVA。向材料中加入mPE，发现mPE的加入使得材料流变性能变差，而力学性能得到提升，并且在mPE加入1wt％时，对材料空间电荷的抑制效果最好。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 硅溶胶的介绍

1．1．1 硅溶胶的概念

1．1．2 硅溶胶制备方法

1．1．3 硅溶胶的应用状况

1．2 茂金属聚乙烯

1．2．1 茂金属聚乙烯概念

1．2．2 茂金属聚乙烯的性质

1．2．3 茂金属聚乙烯的研究应用

1．3 聚合物基无机纳米复合材料

1．3．1 聚合物基无机纳米复合材料制备方法

1．3．2 聚合物基无机纳米复合材料应用方向

1．4 研究的目的与意义

1．5 研究的主要内容

第2章 实验部分

2．1 实验的原料及仪器设备

2．2 水性硅溶胶的制备

2．2．1 制备水性硅溶胶

2．2．2 正交实验设计

2．3 SiOx／LDPE复合材料的制各

2．3．1 母料的制备

2．3．2 SiOx／EVA／mPE／LDPE复合材料的制备

2．4 测试与表征

2．4．1 水性硅溶胶固含量的测定

2．4．2 水性硅溶胶zeta电位测试

2．4．3 流变性能实验

2．4．4 力学性能测试

2．4．5 空间电荷测试

2．4．6 体积电阻率测试

2．4．7 扫描电镜分析方法

2．5 本章小结

第3章 结果与讨论

3．1 水性硅溶胶的制备影响因素的回归分析

3．1．1 反应条件对水性硅溶胶制备的影响

3．1．2 硅溶胶稳定性的极差分析

3．1．3 硅溶胶稳定性的多元线性回归分析

3．2 SiOx对复合材料的性能的影响

3．2．1 SiOx对复合材料的形貌的影响

3．2．2 SiOx对复合材料的机械性能的影响

3．2．3 SiOx对复合材料的空间电荷的影响

3．3 EVA对LDPE／SiOx复合材料的性能研究

3．3．1 EVA对复合材料的机械性能的影响

3．3．2 EVA对复合材料形貌的影响

3．3．3 EVA对复合材料体积电阻率的影响

3．4 茂金属聚乙烯对LDPE／mPE／SiOx复合材料的影响

3．4．1 茂金属聚乙烯对复合材料流变性能的分析

3．4．2 茂金属聚乙烯对复合材料力学性能分析

3．4．3 茂金属聚乙烯对复合材料空间电荷的影响

3．5 SiOx／LDPE／mPE对复合材料体积电阻率的影响

3．6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢