偶联剂接枝PP增容玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的研究

摘要

论文采用铝酸酯偶联剂(DL411)、硅烷偶联剂(KH-570)和引发剂DCP经熔融接枝反应制备铝酸酯接枝聚丙烯(DL411-g-PP)和硅烷接枝聚丙烯(KH570-g-PP)，以DL411-g-PP和KH570-g-PP作为增容剂分别制备了铝酸酯接枝聚丙烯增强玻璃纤维复合材料(DL411-g-PP/GF/PP)和硅烷接枝聚丙烯增强玻璃纤维复合材料(KH570-g-PP/GF/PP)。利用FTIR、SEM、DSC、热变形温度以及拉伸冲击性能测试，从复合材料基团、微观结构、结晶行为、热性能和力学性能等研究了增容剂(DL411-g-PP、KH570-g-PP)的加入以及GF含量对GF/PP复合材料的影响，同时探讨了增容剂对复合材料的增容机理。实验结果如下:
　　 当反应温度为210℃、原料配比为PP∶DL411∶DCP=100∶8∶1.2时，DL411-g-PP最大接枝率为5.5％。当反应温度为200℃、原料配比为PP∶KH570∶DCP=100∶10∶1时，KH570-g-PP增容剂最大接枝率为7.7％。
　　 FTIR分析表明:DL411、KH570中碳碳双键断裂成单键与PP发生接枝反应，DL411和KH570接枝在PP分子链上。
　　 SEM分析表明:DL411-g-PP和KH570-g-PP增容剂的引入改善了GF与PP两相间的相容性，不同程度的改变了复合材料的微观结构。
　　 DSC测试分析表明:DL411-g-PP、KH570-g-PP增容剂的引入并未改变复合材料的晶型，结晶度均随增容剂用量的增加呈现先上升后下降趋势，随GF含量的增加呈下降趋势。
　　 DL411-g-PP、KH570-g-PP增容剂的加入提高了GF/PP复合材料的耐热性和力学性能，当DL411-g-PP增容剂用量为8份，GF含量为40％时复合材料综合性能最佳。与GF/PP复合材料相比，热变形温度提高14.2％，冲击性能提高262.8％，拉伸强度提高30.5％。当KH570-g-PP用量为10份，GF含量为40％时复合材料综合性能最佳。与GF/PP复合材料相比，热变形温度提高10.3％，冲击性能提高252.6％，拉伸强度提高20.3％。DL411-g-PP/GF/PP的性能优于KH570-g-PP/GF/PP复合材料。
　　 经NaOH处理后的增容剂DL411-g-PP和KH570-g-PP含有亲无机基团与GF中的硅羟基反应形成化学键。增容剂DL411-g-PP、KH570-g-PP的加入明显改善了GF/PP复合材料断面的相分离现象，提高了GF与PP界面相容性，对GF/PP复合材料起到良好增容改性作用;相比较DL411-g-PP增容后复合材料性能更好。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 PP改性

1．2．1 PP填充改性

1．2．2 PP共混改性

1．2．3 PP接枝改性

1．2．4 玻璃纤维增强改性PP

1．3 玻璃纤维(GF)

1．4 偶联剂

1．5 GF／PP复合材料的制备方法

1．5．1 注塑成型

1．5．2 熔融浸渍制备

1．5．3 拉挤成型

1．6 GF／PP复合材料研究现状和发展趋势

1．7 研究目的和主要内容

第二章 实验部分

2．1 实验原料

2．2 主要设备及仪器

2．3 试样制备

2．3．1 DL411-g-PP和KH570-g-PP增容剂的制备及研究

2．3．2 增容剂增强GF／PP复合材料的制备及研究

2．4 测试表征

第三章 DL411-g-PP与KH570-g-PP增容剂体系

3．1 引言

3．2 傅立叶红外光谱分析(FTIR)

3．3 DL411-g-PP增容剂体系

3．3．1 反应温度对增容剂DL411-g-PP的影响

3．3．2 DL411用量对DL411-g-PP增容剂的影响

3．3．3 引发剂DCP用量对DL411-g-PP增容剂的影响

3．4 KH570-g-PP增容剂体系

3．4．1 反应温度对KH570-g-PP的影响

3．4．2 KH570用量对KH570-g-PP增容剂的影响

3．4．3 引发剂DCP用量对KH570-g-PP增容剂的影响

3．5 DL411-g-PP与KH570-g-PP增容剂接枝率对比

3．6 本章小结

第四章 DL411-g-PP增容剂增强GF／PP复合材料

4．1 引言

4．2 DL411-g-PP对GF／PP复合材料的影响

4．2．1 差示扫描量热分析(DSC)

4．2．2 热变形温度和维卡软化点

4．2．4 力学性能

4．3 GF含量对DL411-g-PP／GF／PP复合材料的影响

4．3．1 扫描电子显微镜分析(SEM)

4．3．2 差示扫描量热分析(DSC)

4．3．3 热变形温度

4．3．4 力学性能

4．4 本章小结

第五章 KH570-g-PP增容剂增强GF／PP复合材料

5．1 引言

5．2 KH570-g-PP对GF／PP复合材料的影响

5．2．1 差示扫描量热分析(DSC)

5．2．2 热变形温度和维卡软化点

5．2．4 力学性能

5．3 GF含量对KH570-g-PP／GF／PP复合材料的影响

5．3．1 扫描电子显微镜分析(SEM)

5．3．2 差示扫描量热分析(DSC)

5．3．3 热变形温度

5．3．4 力学性能

5．4 本章小结

第六章 DL411-g-PP与KH570-g-PP增容剂改性体系

6．1 DL411-g-PP／GF／PP与KH570-g-PP／GF／PP复合材料的性能对比

6．2 增容改性机理

6．3 小结

第七章 结论与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果