纳米核—壳结构复合粒子的制备及其在聚丙烯改性中的应用

摘要

目前汽车制造业正向降低车身自重、减轻能源消耗方向发展。各国汽车制造厂商都致力于汽车的塑料化，以减轻车重。聚丙烯(PP)是五种通用塑料之一，其原料来源非常丰富、价格低廉，与其它通用塑料相比，聚丙烯具有较好的综合性能：无毒性、密度低、加工性能优良、弯曲强度、拉伸强度及弹性模量均较高、电绝缘性、耐应力龟裂性及耐化学药品性也较高。因此，应用纳米复合技术改性聚丙烯制备汽车保险杠专用料属于新材料技术领域。 本文采用溶胶—凝胶法制备出纳米CaCO3/SiO2复合粒子，并通过红外吸收光谱、X射线电子能谱、透射电子显微镜对复合粒子的形貌和组成进行了表征。将制得的纳米CaCO3/SiO2复合粒子通过共混挤出，填充在适合的聚丙烯基体中，对其弯曲强度(σw)、弯曲模量(Ew)、冲击强度(I)、拉伸强度(σf)、拉伸模量(Ef)以及硬度(HD)进行了测试。结果显示，纳米CaCO3/SiO2复合粒子的加入使聚丙烯材料的邵氏硬度明显增加。当纳米CaCO3/SiO2复合粒子的含量在5％左右时，PP复合材料的拉伸强度和弯曲强度有所提高，而对材料的冲击强度无明显影响。本文还对聚丙烯进行了接枝改性试验。结果显示，马来酸酐接枝的聚丙烯复合材料的拉伸强度和弯曲强度和弹性模量比没有接枝改性的复合材料有较明显提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1前言

1.1.1课题研究的目的和义

1.1.2 PP汽车保险杠专用料的发展概况

1.2纳米核-壳结构复合粒子

1.2.1纳米粒子的性能

1.2.2纳米粒子的分散

1.2.3核壳结构复合粒子

1.2.4核壳结构复合粒子的制备方法

1.2.5核壳结构复合粒子的分析方法

1.2.6纳米复合材料的发展方向

1.3聚丙烯接枝改性

1.3.1马来酸酐接枝改性聚丙烯的研究

1.3.2硅烷接枝改性聚丙烯的研究

1.4本课题研究的主要工作

第2章实验部分

2.1设备和仪器

2.2主要原料

2.3纳米CaCO3/SiO2复合粒子的制备

2.3.1复合粒子的制备原理

2.3.2复合粒子的制备方法

2.4复合粒子的表征

2.4.1红外光谱分析

2.4.2 XPS分析

2.4.3用投射电子显微镜(TEM)观察样品形貌

2.5纳米复合粒子对聚丙烯的填充改性

2.5.1纳米复合粒子的表面处理

2.5.2 PP纯树脂标准样的制备

2.5.3填充改性PP标准样的制备

2.5.4标准样力学性能测试方法

2.5.5标准试样的性能测试

2.6聚丙烯的接枝改性

2.6.1硅烷接枝聚丙烯相容剂的制备

2.6.2接枝改性PP复合材料的制备

2.6.3接枝改性PP复合材料力学性能测试

第3章结果与讨论

3.1纳米CaCO3/SiO2核-壳结构复合粒子的结果讨论

3.1.1纳米CaCO3/SiO2复合粒子的红外光谱图

3.1.2纳米CaCO3/SiO2复合粒子的X-射线光电子能谱(XPS)分析

3.1.3纳米CaCO3/SiO2复合粒子的透射电子显微镜(TEM)照片

3.2纳米复合粒子对聚丙烯填充改性的结果讨论

3.2.1 PP基体的选择

3.2.2不同填料对PP性能的影响

3.2.3不同纳米复合粒子含量对PP性能影响

3.3聚丙烯的接枝改性

3.3.1接枝相容剂对复合材料拉伸、弯曲性能的影响

3.3.2接枝相容剂对复合材料抗冲击强度的影响

3.4最佳配方的确定及达到的技术指标

3.4.1最佳配方的确定

3.4.2本课题达到的技术指标

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢