有机修饰硼粉及其聚合物基复合材料的制备、表征与性能研究

摘要

本文主要研究有机修饰硼粉的制备、表征及其在聚合物基复合材料中的应用。
　　 利用苯乙烯(St)与马来酸酐(MAH)的共聚物(SMA)中的酸酐基团、硬脂酸(HSt)中的羧基与硼粉表面的羟基之间的化学反应，分别制备了SMA修饰硼粉和硬脂酸修饰硼粉。利用红外(IR)、透射电镜(TEM)、热重分析(TGA)分别对其化学修饰的价键结构、有机修饰前后的微观形貌和有机修饰硼粉中有机含量进行了表征和测定，利用激光粒径分析仪(Laser Particles Size Analyzer)测试了修饰前后的硼粉的粒径变化。IR结果表明有机修饰的硼粉中硼粉与SMA、硬脂酸之间为化学键连接；TGA结果表明两种有机修饰硼粉中有机物含量为10％左右；TEM结果显示SMA修饰的硼粉前后由团聚态变为单独存在的硼粉颗粒；粒径测试结果显示SMA修饰后硼粉粒径在乙醇溶液中由原来的2.2μm增加到3.7μm，与TEM结果相吻合；溶剂分散性试验和表面能测试结果也证实了修饰后硼粉表面极性由亲水性变为亲油性，在三氯甲烷溶剂中有较好的分散。
　　 将未处理的硼粉和SMA修饰的超细硼粉与尼龙6(PA6)进行熔融共混制备了PA6/硼粉复合材料。Molau试验结果表明，用SMA修饰的硼粉与PA6之间存在着一定的化学键合。力学性能测试结果表明：未处理的硼粉与有机修饰硼粉均能改善复合材料的力学性能；添加1％的改性硼粉，复合材料力学性能最优；SEM结果显示SMA修饰的硼粉在PA6中的分散性优于未处理的硼粉。
　　 将未处理的硼粉和SMA修饰硼粉与聚碳酸酯(PC)进行熔融共混制备了PC/硼粉复合材料。MFR测试结果显示随着有机修饰硼粉含量的增加，MFR大幅增加；TGA结果显示未处理的硼粉和SMA修饰硼粉均能改善复合材料的热稳定性；力学性能测试结果表明添加1％的改性硼粉，复合材料力学性能最优。
　　 将未处理的硼粉和HSt修饰的硼粉与聚丙烯(PP)进行熔融共混制备了PP/硼粉复合材料。其复合材料力学性能和热降解性能均有不同程度的提高。与纯PP相比，添加3％的未处理硼粉时，复合材料拉伸强度增加了12％，冲击强度提高了17％，热降解温度T5％升高了26℃；添加3％的HSt修饰硼粉时，复合材料的拉伸强度增加了15％，冲击强度提高了35％，热降解温度T5％升高了20℃；与纯PP相比，含硼复合材料的MFR均有不同程度的下降。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1无机填料／聚合物基复合材料

1.1.1聚合物基复合材料概况

1.1.2填充聚合物材料用无机填料表面处理技术及应用

1.1.3无机填料表面处理效果评价方法

1.2含硼复合材料研究

1.2.1硼单质特性

1.2.2硼粉及硼纤维表面处理及其应用

1.2.3聚合物／硼复合材料研究现状

1.3本文研究思路与研究内容

1.3.1研究思路

1.3.2研究内容

第二章有机修饰硼粉的制备与表征

2.1原料及仪器设备

2.1.1原料

2.1.2仪器设备

2.1.3表征方法

2.2有机修饰硼粉的制备

2.2.1硼粉的硝酸处理

2.2.2 SMA共聚物修饰硼粉

2.2.3硬脂酸修饰硼粉

2.2.4有机修饰硼粉的表征

2.3本章小结

第三章尼龙6／硼粉复合材料的制备及性能研究

3.1原料及设备

3.1.1原料

3.1.2设备

3.1.3表征方法

3.2 PA6／硼粉复合材料的制备

3.2.1原料的预处理

3.2.2原料配比

3.2.3共混挤出

3.2.4注塑制样

3.3 PA6／硼粉复合材料的结构表征及性能研究

3.3.1 PA6／硼粉复合材料的Molau试验

3.3.2 PA6／硼粉复合材料IR分析

3.3.3 PA6／硼粉复合材料的抽提产物的表征

3.3.4 PA6／硼粉复合材料的热降解性能

3.3.5 PA6／硼粉复合材料的DSC分析

3.3.6 PA6／硼粉复合材料流动性能研究

3.3.7 PA6／硼粉复合材料力学性能研究

3.3.8 PA6／硼粉复合材料冲击断面分析

3.4本章小结

第四章聚碳酸酯／硼粉复合材料的制备及性能研究

4.1原料及设备

4.1.1原料

4.1.2设备

4.1.3表征方法

4.2 PC／硼粉复合材料的制备

4.2.1原料的预处理

4.2.2原料配比

4.2.3共混挤出

4.2.4注塑制样

4.3 PC／硼粉复合材料的性能研究

4.3.1 MFR测试

4.3.2 TGA分析

4.3.3力学性能研究

4.4本章小结

第五章聚丙烯／硼粉复合材料的制备与性能研究

5.1原料及设备

5.1.1原料

5.1.2设备

5.1.3表征方法

5.2 PP／硼粉复合材料的制备

5.2.1原料的预处理

5.2.2原料配比

5.2.3共混挤出

5.2.4注塑制样

5.3 PP／硼粉复合材料的性能研究

5.3.1 PP／硼粉复合材料的热性能研究

5.3.2 XRD分析

5.3.3力学性能研究

5.3.4熔体流动速率研究

5.4本章小结

第六章结论

参考文献

致谢

附录