双单体原位接枝插层法制备聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的研究

摘要

该课题组根据大量的资料并经过周密的论证分析,提出了利用马来酸酐/苯乙烯双单体原位接枝插层法制备PP/蒙脱土纳米复合材料的新思路,即接枝单体在接枝PP的同时生成的接枝物可以插入到无机土片层中去,达到扩大层间距和提高无机土与基体PP相容性的目的.首先考察了插层剂对蒙脱土片层间距的影响,小角X-衍射表明在插层剂十六烷基三甲基溴化铵(HTAB)的作用下,无机土片层间距最大可被撑至4.0nm,并且d<,001>值与插层剂的浓度大小有密切的关系.根据小角X-衍射结果,来计算分析有机土中HTAB分子的排列方式,提出了HTAB在无机土片层双层斜立排列的模型.通过原位接枝插层法制备了PP/蒙脱土纳米复合增强母料,然后将PP与母料在双螺杆上共混制得PP/蒙脱土纳米复合材料(PCN).总之,通过原位接枝插层法制备的PP/蒙脱土纳米复合材料很好地解决了纳米片层在PP中扩散及均匀分散的难题,同时加强了PP与无机土片层间的界面作用力,使得纳米片层在复合材料中的各项优异性能够充分的发挥出来.

目录

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第一章绪论

1.1纳米材料概述

1.2聚合物基纳米复合材料

1.3聚合物/粘土纳米复合材料(PCN)

1.3.1粘土的层状结构

1.3.2层状硅酸盐粘土的有机化改性

1.3.3纳米复合材料形成过程的热力学原理

1.3.4插层纳米复合材料的制备方法

1.3.5聚合物/粘土纳米复合材料的结构及性能

1.3.6聚合物/层状无机物纳米复合材料微观结构的表征

小结

1.4聚丙烯的改性

1.4.1共聚改性

1.4.2接技改性

1.4.3共混改性

1.4.4无机粒子填充改性

1.4.5层状硅酸盐插层改性

1.5本课题研究的目的、内容及意义

第二章实验原理

2.1蒙脱土结构特征及插层原理

2.2马来酸酐/苯乙烯双单体接枝聚丙烯的机理

2.3PP溶液接枝插层有机蒙脱土的原理

2.4纳米粒子增韧增强原理

第三章实验原料、仪器设备

3.1实验原料

3.2实验设备

第四章测试及表征

4.1PP接枝MAH/St接枝率的测定

4.2PP与有机蒙脱土原位接枝插层制备增强母料

4.2.1母料的制备

4.2.2母料中无机土含量的测定

4.3PP/蒙脱土纳米复合材料(PCN)的制备及力学性能测试

4.3.2 PCN力学性能的测试

4.4表征

4.4.1红外光谱(IR)

4.4.2 X-射线衍射(XRD)

4.4.3扫描电镜(SEM)

4.4.4示差扫描量热分析(DSC)

4.4.5流变性能测试

第五章结果与讨论

5.1蒙脱土的有机化研究

5.1.1插层剂用量对层间距的影响

5.1.2分散介质对层间距的影响

5.1.3陈化时间对插层效果的影响

5.1.4插层剂HTAB在MMT层间的排列方式的理论分析

5.1.5结论

5.2马来酸酐(MAH)/苯乙烯(St)双单体接枝PP(PP-g-MAH/St)

5.2.1 PP-g-MAH/St的红外表征

5.2.2MAH接枝率的影响因素

5.2.3结论

5.3原位接枝插层法制备PP改性母料及其表征

5.3.1原位接枝PP插层有机蒙脱土的初步研究

5.3.2 MAH/St双单体用量对母料中片层间距的影响

5.3.3.有机土用量对母料中片层间距的影响

5.3.4结论

5.4PP/蒙脱土的插层纳米复合材料(PCN)的XRD表征及力学性能

5.4.1 XRD表征

5.4.2 PCN的力学性能测试

5.4.3结论

5.5 PCN缺口冲击断面的形貌

5.6 PCN的DSC表征

5.6.1蒙脱土含量对PCN热性能的影响

5.6.2蒙脱土含量对PCN相对结晶度的影响

5.7蒙脱土对PP晶形的影响

5.8 PCN的流变特性

第六章结论

参考文献