白云母、LDPE增强增韧PP复合材料性能的研究

摘要

聚丙烯(PP)作为当今最重要的通用塑料之一，被广泛应用于化工、机械、电力、运输等行业。不过PP也有缺点，其韧性差，低温时韧性更差，作为结构件材料，强度和刚性又不如工程材料。通过合理的增韧增强改性，普通PP可在更广阔的领域使用，甚至可以替代工程塑料使用。 本文以低密度聚乙烯(LDPE)为增韧剂，改性白云母为增强剂，PP-g-MAH为增容剂，采用共混填充复合工艺，制得高性能的聚丙烯复合材料。并对PP/白云母/LDPE/PP-g-MAH复合材料进行了系统的性能研究，同时还对复合材料的增强增韧机理进行了初步探索，取得了以下研究结果： (1) 通过活化指数和润湿接触角的预评价，钛酸酯NDZ-201改性白云母的改性效果要优于硅烷WD-70。将两种改性白云母填充到PP中，通过对PP复合材料综合性能评价，也是钛酸酯NDZ-201改性白云母的改性效果较好。 (2) 通过PP/白云母/LDPE/PP-g-MAH复合材料制备正交试验，确定复合材料适宜配方为：PP/白云母/LDPE/PP-g-MAH的比例为100/10/10/20。 (3) 通过三个单因素调优试验，确定复合材料适宜配方：PP/白云母/LDPE/PP-g-MAH的比例为100/10/6/20。其综合性能较PP有所改善。定挠度弯曲强度、缺口冲击强度、洛氏硬度、熔体流动速率和维卡软化温度都有所提高，分别提高了11.1％、13.2％、31.3％、91.89％和0.64％。拉伸强度和定挠度弯曲模量略有下降。综合分析，白云母和LDPE的加入改善了复合材料的刚性和韧性，提高了复合材料的流动性和耐热性能。 (4) 从白云母粒度和共混方式对复合材料性能的影响分析可知，较适宜的粒度为D<,90>=16.26μm；两步共混并未比一步共混使复合材料的综合性能有所提高，只是其中一些性能略有提高，而其它性能则有一定程度的下降。综合考虑，较适宜的共混方式为直接共混。 (5) 通过对复合材料的冲击断面微观形貌和TG-DSC的分析可知，复合材料的增韧是由于白云母和LDPE的加入，使PP的结晶尺寸减小，降低PP的结晶度，增加两相界面间的相互作用。同时由于加入刚性白云母粒子，还使复合材料得到增强。因此，复合材料的增韧增强是由白云母和LDPE协同作用的结果。另外，白云母的加入有利于提高复合材料的耐热性能，延缓复合材料的热分解。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1聚丙烯(PP)增强增韧研究的现状

1.1.1聚丙烯(PP)增强研究的现状

1.1.2聚丙烯(PP)增韧研究的现状

1.1.3聚丙烯(PP)增强增韧研究的现状

1.2聚丙烯(PP)改性方法

1.2.1聚丙烯(PP)化学改性

1.2.2聚丙烯(PP)物理改性

1.3白云母的性质及其在塑料中的应用

1.3.1白云母的性质

1.3.2白云母在塑料中应用情况

1.4选题的目的和意义

第2章试验原料与试验设备、仪器

2.1试验原料

2.1.1白云母微粉

2.1.2偶联剂

2.1.3聚丙烯(PP)

2.1.4低密度聚乙烯(LDPE)

2.1.5PP马来酸酐接枝物(PP-g-MAH)

2.1.6助剂

2.2主要试验设备与仪器

2.2.1微粉制备设备

2.2.2粉体改性与塑料改性试验设备

2.2.3测试仪器

第3章试验与测试方法

3.1白云母微粉表面改性

3.1.1表面改性的预评价方法

3.1.2钛酸酯改性白云母工艺

3.1.3硅烷改性白云母工艺

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

3.3.1复合材料的性能测试

3.3.2热分析(TG-DSC)

3.3.3扫描电镜(SEM)

第4章 试验结果与讨论

4.1钛酸酯改性效果

4.1.1钛酸酯用量对改性效果的影响

4.1.2改性时间对改性效果的影响

4.2硅烷改性效果

4.2.1硅烷用量对改性效果的影响

4.2.2改性时间对改性效果的影响

4.3偶联剂的选择

4.3.1性能测试

4.3.2偶联剂对PP／白云母复合材料性能的影响

4.4各种因素对复合材料性能的影响

4.4.1正交试验

4.4.2LDPE用量对复合材料性能的影响

4.4.3白云母用量对复合材料性能的影响

4.4.4PP-g-MAH用量对复合材料性能的影响

4.4.5白云母粒度对复合材料性能的影响

4.4.6共混方式对复合材料性能的影响

4.5白云母、LDPE增强增韧PP复合材料机理初探

4.5.1复合材料冲击断面形貌特征

4.5.2复合材料的TG-DSC分析

4.5.3白云母、LDPE增强增韧PP复合材料机理初探

第5章 结论

参考文献

致谢

硕士研究生期间发表的论文及参研项目