白云母、硅灰石及POE增强增韧PP复合材料性能的研究

摘要

聚丙烯(PP)是一种综合性能优良、用途广泛的通用塑料，PP作为通用塑料高性能化的首选材料，日益引起各研究领域和工业部门的重视。通过合理的增韧增强改性，普通的PP在很多场合完全可以代替工程塑料。 采用白云母、硅灰石、马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)、聚烯烃弹性体(POE)对PP进行增强、增韧改性研究。 通过对硅灰石、白云母的表面改性来改善矿物微粉的表面性能，提高与聚丙烯的粘结能力，确定了合适的改性药剂、用量及改性工艺。 以矿物微粉为增强剂，以POE为增韧剂，以PP-g-MAH为增容剂采用熔融共混工艺制备了PP/硅灰石/白云母/POE复合材料，通过正交及单因素试验验证了PP/硅灰石/白云母/POE复合材料的最佳配方，并对其力学性能、流动性及热学性能进行研究，发现复合材料的拉伸强度达到30.16MPa，较纯PP上升了21.27％，弯曲强度达到31.13MPa，上升了64.97％，弯曲模量为1220.11MPa，较纯PP提高了64.97％，洛氏硬度为18.76，上升了22.61％，维卡软化温度为91.7℃，较纯PP上升了24.93％。复合材料缺口冲击强度基本保持不变，然而复合材料的断裂伸长率大幅下降。 采用SEM对复合材料冲击断面微观形貌进行观察，发现白云母、硅灰石的加入使复合材料的冲击断面为韧性断裂，粒度较大的白云母易在基体内呈层状分布，长径比优良的硅灰石在断面处的取向整齐，易于提高基体的强度，POE以球状颗粒分布在基体中，与基体黏结良好，有利于提高复合材料的冲击强度，同时POE并不能改善硅灰石及云母与PP基体的相容性。 通过DSC非等温结晶数据的研究，发现复合材料的结晶度有不同程度的提高，纯PP的结晶度为33％，复合材料的结晶度上升到36.273％～40.40％，无机粒子在复合材料熔融冷却过程中有明显的结晶诱导作用，为材料性能的提高提供了理论依据。 DSC非等温升温曲线研究表明：复合材料的熔融温度有所提高，从而提高了材料的耐热性。 初步探讨了该试验复合体系的增韧机理，发现复合材料的强度及韧性的提高从目前看不是云母、硅灰石或者POE某一单因素所起的作用，而是其三者协同作用的结果。

目录

文摘

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声明

第1章 引言

1.1聚合物及其复合材料

1.2聚合物材料性能特点

1.3聚丙烯(PP)增强增韧改性的研究现状

1.4存在的问题

1.5课题研究的意义

第2章试验原料、设备和仪器

2.1试验原料

2.2主要试验设备与仪器

第3章试验与测试方法

3.1矿物微粉表面改性

3.2复合材料的制备

3.3复合材料的性能测试与表征方法

第4章试验结果与讨论

4.1硅灰石改性效果评价

4.2硅烷改性硅灰石试验

4.3钛酸酯改性硅灰石试验

4.4硅灰石改性偶联剂的选择

4.5白云母粉改性效果评价

4.6各种因素对复合材料性能的影响

第5章复合材料的微观形态结构

5.1云母/硅灰石含量对复合材料微观形貌影响

5.2云母粒度对复合材料断面微观形貌影响

5.3硅灰石对复合材料微观形貌影响

5.4 POE用量对复合材料微观形貌影响

第6章复合材料结晶及熔融行为分析

6.1复合材料的结晶行为

6.2复合材料的熔融行为

第7章复合材料增韧机理探讨

7.1无机粒子增韧增强机理

7.2弹性体增韧机理

7.3白云母、硅灰石、POE增强增韧PP复合材料机理初探

第8章 总结

参考文献

致谢

硕士研究生期间发表的论文及参研项目