EPDm-g-MAH增韧聚合物基/废印刷电路板非金属粉末复合材料的研究

摘要

本文以熔融接枝法制备了马来酸酐接枝三元乙丙橡胶(EPDM-g-MAH)，通过熔融共混制备了高密度聚乙烯(HDPE)/废印刷电路板非金属粉末(N-PCB)/EPDM-g-MAH和聚丙烯(PP)/N-PCB/EPDM-g-MAH复合材料。研究EPDM-g-MAH对HDPE/N-PCB、PP/N-PCB基体的增韧效果。
　　利用双螺杆挤出机，以熔融接枝法制备了EPDM-g-MAH。通过绘制红外标准曲线表征接枝率，考察了各工艺参数对产品接枝率的影响。结果表明:当反应温度为200℃，反应时间为4min，EPDM用量100phr，单体MAH用量2phr，共单体苯乙烯(St)用量2phr，引发剂过氧化二异丙苯(DCP)用量0.1phr时，MAH接枝EPDM的接枝率达到1.28％，高于相关文献报导值和市售产品标准。
　　以熔融接枝法制备的EPDM-g-MAH对HDPE/N-PCB复合材料进行增韧研究。SEM和DMA研究表明:用MAH对EPDM接枝改性增强了EPDM与N-PCB粉末间的界面作用，应力的有效传递和界面脱粘可消耗更多的能量，进一步提高了EPDM对于PP/HDPE体系的增韧效果。复合材料力学性能的研究表明:当N-PCB粉末粒径为120～160目，HDPE/N-PCB/EPDM-g-MAH=100/40/15时，通过两次共混挤出的方法制备EPDM-g-MAH/N-PCB母粒，EPDM-g-MAH增韧的HDPE/N-PCB复合材料综合力学性能最优。与HDPE/N-PCB相比，缺口冲击强度提高458％，扯断伸长率提高459％，强度及弹性模量有一定程度下降。相同配比下，与未接枝EPDM增韧的HDPE/N-PCB复合材料相比，拉伸强度、弯曲强度、弹性模量和扯断伸长率无明显差别，但缺口冲击强度提高38％，增韧效果明显提高。
　　熔融接枝法制备的EPDM-g-MAH对PP/N-PCB复合材料的增韧效果与HDPE/N-PCB体系相似。SEM和DMA研究表明:用MAH对EPDM接枝改性增强了EPDM与N-PCB粉末间的界面作用，可进一步提高EPDM对于PP/HDPE体系的增韧效果。复合材料力学性能的研究表明:当N-PCB粉末粒径为120～160目，PP/N-PCB/EPDM-g-MAH=100/40/15时，通过两次共混挤出制备EPDM-g-MAH/N-PCB母粒，EPDM-g-MAH增韧的PP/N-PCB复合材料综合力学性能最优。与PP/N-PCB基体相比，缺口冲击强度提高157％，扯断伸长率提高309％，强度及弹性模量有一定程度下降。相同配比下，与未接枝EPDM增韧的PP/N-PCB复合材料相比，拉伸强度、弯曲强度、弹性模量和扯断伸长率无明显差别，但缺口冲击强度提高14％，增韧效果提高。添加0.2phr环氧大豆油的可进一步提高EPDM-g-MAH对PP/N-PCB基体的增韧作用，与PP/N-PCB基体相比，缺口冲击强度提高197％。
　　研究结果表明，以熔融接枝法制备的EPDM-g-MAH对HDPE/N-PCB、PP/N-PCB复合材料进行增韧，可大幅度地提高复合材料缺口冲击强度和扯断伸长率，为资源化回收利用N-PCB粉末提供了一种新途径。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 废印刷电路板非金属材料的回收利用

1．3 聚合物基／废印刷电路板非金属粉末复合材料的研究进展

1．3．1 聚丙烯／废印刷电路板非金属粉末复合材料

1．3．2 聚乙烯／废印刷电路板非金属粉末复合材料

1．3．3 聚酰胺／废印刷电路板非金属粉末复合材料

1．3．4 不饱和聚酯／废印刷电路板非金属粉末复合材料

1．3．5 聚合物基／废印刷电路板非金属粉末复合材料的缺陷

1．4 三元乙丙橡胶增韧聚丙烯／刚性粒子复合材料的研究

1．5 三元乙丙橡胶增韧聚合物基／废印刷电路板非金属粉末复合材料的实验设计

1．6 本课题研究目的、意义及内容

1．6．1 本课题研究目的及意义

1．6．2 本文研究内容

第二章 试验原料、设备及测试方法

2．1 试验原料

2．2 试验设备

2．3 测试方法

第三章 EPDM-g-MAH的制备及接枝率表征

3．1 EPDM-g-MAH的制备流程

3．2 接枝产物的红外光谱分析

3．2．1 接枝产物的纯化

3．2．2 接枝产物的红外光谱分析

3．3 EPDM-g-MAH接枝率的测定

3．3．1 红外标准曲线的绘制

3．4 各工艺参数对EPDM-g-MAH接枝率的影响

3．4．1 螺杆温度对EPDM-g-MAH接枝率的影响

3．4．2 引发剂DCP用量对EPDM-g-MAH接枝率的影响

3．4．3 单体MAH用量对EPDM-g-MAH接枝率的影响

3．4．4 共单体St对EPDM-g-MAH接枝率的影响

3．5 本章小结

第四章 HDPE／N-PCB／EPDM-g-MAH复合材料的制备及性能研究

4．1 HDPE／N-PCB／EPDM-g-MAH复合材料的制备

4．1．1 N-PCB粉末的制备流程

4．1．2 HDPFJN-PCB／EPDM-g-MAH复合材料的制备流程

4．1．3 HDPE／N-PCB／EPDM-g-MAH复合材料的制备工艺条件

4．2 HDPE／N-PCB／EPDM-g-MAH复合材料的性能研究

4．2．1 复合材料的微观形貌分析

4．2．2 复合材料的力学性能研究

4．2．3 复合材料的动态热机械分析

4．3 本章小结

第五章 PP／N-PCB／EPDM-g-MAH复合材料的制备及性能研究

5．1 PP／N-PCB／EPDM-g-MAH复合材料的制备

5．1．1 N-PCB粉末的制备流程

5．1．2 PP／N-PCB／EPDM-g-MAH复合材料的制备流程

5．1．3 PP／N-PCB／EPDM-g-MAH复合材料的制备工艺条件

5．2 PP／N-PCB／EPDM-g-MAH复合材料的性能研究

5．2．1 复合材料的微观形貌分析

5．2．2 复合材料的力学性能研究

5．2．3 复合材料的动态热机械分析

5．3 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

附录Ⅰ (英文缩写名称对照表)

附录Ⅱ (攻读硕士期间发表的论文)

声明