纳米云母改性聚丙烯复合材料的制备及性能研究

摘要

聚丙烯作为一种综合性能优异的热塑性树脂，具有原料来源丰富、力学性能好、密度小、化学稳定性好等优点，在塑料、化纤行业中应用十分广泛。但PP也存在许多缺点，如材料挤出成型过程中熔体的非牛顿性强，成型收缩率大、制品易翘曲等，这些缺陷限制了PP新材料的开发、应用。本文旨在提高PP的加工成型性，在改善PP材料的结构性能方面做实验和探索。
　　 本文以聚丙烯树脂为基体，以自行制备的纳米级云母为改性剂，用熔融共混法制备纳米云母改性聚丙烯复合材料。采用毛细管流变仪及Haul-off牵伸设备、透射电镜(TEM)、热台偏光显微镜、差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、热重分析(TG)等测试，分析表征了所制备的复合材料的流变性能、结晶性能、热性能以及挤出成型稳定性。得到如下结论:
　　 1.聚丙烯/纳米云母共混熔体属于剪切变稀型流体，纳米云母对聚丙烯熔体的流动有阻碍作用。共混熔体的表观粘度随着云母含量的增加而增大，随着剪切速率的升高而降低。当偶联剂TTS、分散剂SDS用量分别是纳米云母含量的1％、2％时为最佳选择，共混熔体的表观粘度下降明显。PP-Mica-TTS-SDS共混熔体的表观粘度随温度升高而下降，粘流活化能随剪切速率的增大而降低。
　　 2.聚丙烯/纳米云母复合材料的等温结晶研究表明，纳米云母对聚丙烯具有很好的异相成核作用，结晶时间、结晶温度、云母含量对聚丙烯球晶的生长情况有重要影响。添加少量云母后，复合材料的结晶温度、结晶度和熔点提高。Mo法适合于处理聚丙烯/纳米云母复合材料的非等温结晶过程。XRD表明纳米云母的加入不改变PP的结晶晶型，但使得聚丙烯的微晶尺寸和晶面间距都变小。
　　 3.聚丙烯/纳米云母共混熔体的拉伸流动属于拉伸变稀型，随着云母含量的增加，熔体的表观拉伸粘度逐渐增大。纳米云母的加入使聚丙烯熔体的拉伸模量明显增大，但随着拉伸速度的提高，共混熔体的拉伸模量下降显著。共混熔体的拉伸应力和表观拉伸粘度均随温度的升高而下降，其拉伸流动活化能随着拉伸应变速率的提高呈下降趋势。随着纳米云母含量的增加，PP的起始降解温度和停止降解温度逐渐增大，说明纳米云母可以显著提高PP的热稳定性。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 聚丙烯

1．2 聚丙烯改性的研究进展

1．2．1 PP的化学改性

1．2．2 PP的物理改性

1．3 云母增强塑料复合材料

1．3．1 云母的性质和种类

1．3．2 云母增强高聚物复合材料

1．4 聚丙烯／云母复合材料的研究进展

1．4．1 国外云母改性聚丙烯的研究进展

1．4．2 国内云母改性聚丙烯的研究进展

1．5 本论文研究的意义、目的和内容

1．5．1 论文研究的意义

1．5．2 论文研究的目的

1．5．3 论文研究的内容

第二章 纳米云母改性聚丙烯流变性能的研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料

2．2．2 实验仪器设备

2．2．3 纳米云母的表面改性处理

2．2．4 纳米云母的TEM测试

2．2．5 纳米云母改性聚丙烯流变性能的测试

2．3 结果与讨论

2．3．1 云母的粉碎与改性处理

2．3．2 纳米云母含量对聚丙烯熔体流变性能的影响

2．3．3 经偶联剂处理纳米云母对聚丙烯熔体流变性能的影响

2．3．5 分散剂对PP／Mica共混熔体流变性能的影响

2．3．5 PP-Mica-TTS-SDS共混体系的流变性能

2．4 小结

第三章 纳米云母改性聚丙烯结晶性能的研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料

3．2．2 实验仪器设备

3．2．3 测试方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 聚丙烯／纳米云母复合材料的等温结晶性能研究

3．3．2 聚丙烯／纳米云母复合材料的结晶性能研究

3．3．3 聚丙烯／纳米云母体系的非等温结晶动力学研究

3．3．4 聚丙烯／纳米云母复合材料的XRD分析

3．4 小结

第四章 纳米云母改性聚丙烯复合材料的制备及性能研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料

4．2．2 实验仪器设备

4．2．3 试样的制备

4．2．4 测试方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 PP／Mica共混熔体的拉伸流变性能研究

4．3．2 纤维形貌观察

4．3．3 初生纤维的表面形态结构分析

4．3．4 纤维的热性能分析

4．4 小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

硕士期间发表论文

致谢