学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

纳米SiO_2改性PP/微晶白云母复合材料的研究

作　者: 喻茹
导　师: 林金辉
学　校: 成都理工大学
专　业: 材料学
关键词: PP 微晶白云母纳米SiO2 PE-g-MAH 熔融共混力学性能
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 56次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载

内容摘要

聚丙烯（PP）作为一种通用塑料,原料来源丰富、价格低廉,与其它通用塑料相比,具有较好的综合性能,同时由于PP也存在成型收缩率大、脆性高,缺口冲击强度低的问题,大大限制了PP的进一步应用。因此,对PP进行增韧、增强改性显得尤为重要。微晶白云母是中国川西地区发现的一种新型矿物资源,是一种优良的刚性无机填料,可用作塑料、橡胶等复合材料的填充材料。纳米SiO₂由于其所具有的一系列特殊性质和大的比表面积,若与PP复合,不但使PP的韧性得以大幅度改善,刚性强度及加工性能同样也可以得到保持或提高。论文以改性纳米SiO₂为增韧剂,改性微晶白云母为增强剂,PE-g-MAH为增容剂,采用共混填充复合工艺,制备高性能的聚丙烯复合材料。研究了复合材料力学性能,对复合材料的增强增韧机理进行了初步探讨,取得了以下主要研究结果:（1）为了提高纳米PP与微晶白云母及纳米SiO₂之间的相容性,对微晶白云母和纳米SiO₂进行了改性处理。研究了硅烷偶联剂KH-550对微晶白云母和纳米SiO₂的改性效果,表征结果表明:偶联剂分子已经接枝在填料表面,且有效降低了微晶白云母、纳米SiO₂之间的团聚。（2）采用熔融共混法制备了PP/微晶白云母复合材料,研究了微晶白云母的加入量对其性能的影响。结果表明,当微晶白云母含量为PP质量的15%时,复合体系拉伸强度比纯PP提高了19.3%;当微晶白云母含量为10%时,复合体系缺口冲击强度比纯PP提高了10.0%。（3）利用正交试验法对PP/微晶白云母/纳米SiO₂复合材料各种原料的配比进行了研究,采用了三因素三水平试验,考察了微晶白云母、纳米SiO₂以及作为相容剂的PE-g-MAH的较佳含量,确定了较佳的质量配比的大致范围为:PP/微晶白云母/纳米SiO₂/PE-g-MAH=100/20/1/5,利用该配比制备的复合材料拉伸强度和冲击强度比纯PP分别提高了17.5%和41.3%,表明,纳米SiO₂和PE-g-MAH的加入大大改善了复合材料的刚性和韧性。（4）对纳米SiO₂的用量进行单因素实验表明,随着纳米SiO₂的增加,复合材料的拉伸强度和冲击强度逐渐增加,加入PP质量1%的纳米SiO₂粒子时PP/微晶白云母/纳米SiO₂/PE-g-MAH复合材料力学性能最佳,相比PP/微晶白云母其冲击强度提高37.8%、拉伸强度增加8.7%。（5）对PE-g-MAH的用量进行单因素实验表明,随着PE-g-MAH含量的增加,PP/微晶白云母/纳米SiO₂/PE-g-MAH复合材料冲强度、拉伸强度增加,PE-g-MAH的最佳含量为PP质量的5%。（6）复合材料冲击断面微观形貌分析表明, PP/微晶白云母/纳米SiO₂/PE-g-MAH复合材料的冲击断面为韧性断裂,微晶白云母和纳米SiO₂粒子在PP中分散良好,起到了阻止裂纹的扩散,使基体树脂发生了屈服形变的作用,使得复合材料获得良好的增韧增强效果。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章前言  10-23
  1.1 纳米SiO_2 基本性质  10-12
    1.1.1 纳米SiO_2 特性和基本应用  10
    1.1.2 纳米SiO_2 与聚合物基体间作用方式  10-12
  1.2 微晶白云母基本特征  12-14
    1.2.1 白云母性质及在塑料中应用  12-13
    1.2.2 微晶白云母基本性能  13
    1.2.3 微晶白云母表面改性研究现状  13-14
  1.3 聚丙烯增强增韧改性  14-20
    1.3.1 PP 增强  14
    1.3.2 PP 增韧  14-18
    1.3.3 PP 复合材料研究进展  18-20
  1.4 研究目的  20
  1.5 研究内容  20-21
  1.6 研究技术路线  21-23
第2章微晶白云母表面改性  23-29
  2.1 实验原料及仪器设备  23
  2.2 改性机理  23
  2.3 改性方法  23-24
  2.4 改性工艺  24
  2.5 改性效果预评价  24-29
    2.5.1 粘度测试  25-26
    2.5.2 红外光谱分析  26-29
第3章纳米SiO_2表面改性  29-33
  3.1 实验原料试剂及设备  29
  3.2 偶联剂的选择  29-30
  3.3 改性原理  30-31
  3.4 改性工艺  31
  3.5 粘度测定  31-33
第4章 PP/微晶白云母复合材料制备及力学性能研究  33-38
  4.1 实验原料及仪器设备  33
  4.2 制备工艺  33
  4.3 复合材料的性能测试与表征方法  33-34
    4.3.1 拉伸性能测试  33-34
    4.3.2 冲击性能测试  34
  4.4 PP/微晶白云母复合材料力学性能研究  34-38
    4.4.1 微晶白云母用量对PP/微晶白云母复合材料拉伸强度的影响  34-35
    4.4.2 微晶白云母用量对PP/微晶白云母复合材料冲击强度的影响  35-37
    4.4.3 小结  37-38
第5章 PP/微晶白云母/纳米SiO_2/PE-g-MAH 制备及力学性能研究  38-48
  5.1 实验原料及仪器设备  38
  5.2 复合材料的制备方法及工艺  38-39
  5.3 复合材料的性能测试与表征方法  39
    5.3.1 拉伸性能测试  39
    5.3.2 冲击性能测试  39
  5.4 结果分析讨论  39-48
    5.4.1 正交试验  39-43
    5.4.2 纳米SiO_2 用量对复合材料力学性能的影响  43-46
    5.4.3 PE-g-MAH 用量对复合材料力学性能的影响  46-47
    5.4.4 小结  47-48
第6章 PP/微晶白云母/纳米 SiO_2/PE-g-MAH 复合材料断面和增韧机理分析  48-54
  6.1 复合材料断面分析  48-51
    6.1.1 PP/微晶白云母复合材料的微观形貌  48-49
    6.1.2 PP/微晶白云母/纳米SiO_2/PE-g-MAH 复合材料的微观形貌  49-51
  6.2 PP/微晶白云母/纳米SiO_2/PE-g-MAH 复合材料的界面行为  51
  6.3 纳米SiO_2 增韧机制  51-54
    6.3.1 纳米SiO_2 增韧机理初探  51-52
    6.3.2 影响纳米SiO_2 增韧效果的因素  52-54
结论  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-60
攻读学位期间取得学术成果  60

纳米SiO_2改性PP/微晶白云母复合材料的研究

内容摘要

全文目录

相似论文