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核壳型绢云母/PMMA复合材料及其改性高分子材料的研究

作　者: 费彬
导　师: 宋秋生
学　校: 合肥工业大学
专　业: 材料学
关键词: 绢云母聚甲基丙烯酸甲酯核壳乳液聚合共混性能
分类号: TB324
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

绢云母是一种质优价廉的矿物填料。普通绢云母是亲水性的无机填料,与高分子材料的界面性质不同,相容性差,要提高填充效果必须对其进行表面改性,提高其在有机基质中的分散性。本文采用乳液聚合的方法制备绢云母/PMMA复合材料。以含C=C双键的偶联剂对绢云母进行预活化处理,制备活性绢云母;采用乳液聚合法将含乙烯基单体与活性绢云母进行接枝反应,制得具核壳结构绢云母/聚合物复合材料。对该复合材料的制备工艺条件进行了研究。其中,较佳的聚合反应条件为,反应温度为80℃,反应时间为12h。对绢云母/PMMA复合材料的结构进行了表征。其中,采用SEM研究绢云母/PMMA复合材料粒子表面微观形态,用FT-IR研究其化学结构,用TG研究其热失重规律,XRD研究其晶体结构。结果表明,绢云母/PMMA复合材料具有以绢云母为核、PMMA为壳的核壳结构;部分PMMA与绢云母之间形成了经偶联剂连接的化学键键合。研究了绢云母/PMMA复合材料与PVC共混物的结构与性能。结果表明,PVC中添加绢云母/PMMA复合材料提高了PVC的耐热变形性和紫外光屏蔽性能,其力学性能得到改善;性能优于绢云母原矿、偶联剂涂敷改性绢云母、轻质碳酸钙、白炭黑等填料对PVC的填充效果。采用SEM研究了绢云母/PMMA复合材料在PVC基体中的微观形貌,研究表明绢云母/PMMA复合材料与PVC具有良好的界面结合。对绢云母/PMMA复合材料与ABS共混物的性能进行了研究。结果表明,在ABS中加入绢云母/PMMA复合材料,提高了ABS耐热变形性,其抗冲强度、拉伸强度、弯曲强度均有所提高。其中,当偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷用量为5%,MMA用量为15%时,制备的绢云母/PMMA复合材料填充效果较好,且当复合材料填充分数达到40份时仍能保持良好的力学性能。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
致谢  8-15
第一章前言  15-26
  1.1 绢云母的开发利用现状  15
  1.2 绢云母的化学组成及结构  15
  1.3 绢云母的性能  15-16
  1.4 绢云母加工工艺  16-17
  1.5 绢云母的应用领域  17-19
  1.6 高分子材料改性的主要方法  19-22
    1.6.1 共混改性  19
    1.6.2 化学改性  19
    1.6.3 填充改性  19-22
      1.6.3.1 填料的作用  20
      1.6.3.2 填料表面处理的研究现状  20-22
  1.7 核壳乳液聚合的发展概况  22-23
  1.8 选题的目的、意义及研究内容  23-26
    1.8.1 选题的目的及意义  23-24
    1.8.2 主要研究内容  24-26
第二章核壳型绢云母/PMMA 复合材料的制备与表征  26-37
  2.1 实验部分  26-28
    2.1.1 实验原料  26
    2.1.2 主要仪器及设备  26-27
    2.1.3 核壳型绢云母/PMMA 复合材料的制备  27-28
      2.1.3.1 偶联剂干法涂敷绢云母  27
      2.1.3.2 偶联剂湿法涂敷绢云母  27
      2.1.3.3 乳液法合成绢云母/PMMA 复合材料  27
      2.1.3.4 分散度测定  27
      2.1.3.5 吸油值测定  27
      2.1.3.6 MMA 转化率  27
      2.1.3.7 萃取实验  27-28
  2.2 结果与讨论  28-36
    2.2.1 偶联剂涂敷工艺对绢云母/PMMA 复合材料表面性能的影响  28-32
      2.2.1.1 改性机理  28-30
      2.2.1.2 偶联剂水解时间对复合材料表面性能的影响  30-31
      2.2.1.3 高混时间对复合材料表面性能的影响  31
      2.2.1.4 偶联剂湿法改性研究  31-32
    2.2.2 制备绢云母/PMMA 复合材料的工艺条件研究  32-33
      2.2.2.1 配比对复合材料产率与萃取失重率的影响  32-33
      2.2.2.2 反应温度对复合材料萃取失重率的影响  33
      2.2.2.3 反应时间对复合材料萃取失重率的影响  33
    2.2.3 复合材料微观结构表征  33-36
      2.2.3.1 FT-IR 光谱  33-34
      2.2.3.2 SEM 照片  34-35
      2.2.3.3 XRD 图谱  35
      2.2.3.4 TG 曲线  35-36
  2.3 本章小结  36-37
第三章绢云母/PMMA 复合材料填充PVC 的研究  37-52
  3.1 实验部分  37-38
    3.1.1 原料与规格  37
    3.1.2 实验仪器  37-38
    3.1.3 试样制备与测试  38
      3.1.3.1 试样制备  38
      3.1.3.2 力学性能测试  38
  3.2 结果与讨论  38-51
    3.2.1 共混料的紫外光屏蔽性能  38-39
    3.2.2 偶联剂改性绢云母填充PVC 的力学性能  39-42
      3.2.2.1 VTEOS 改性绢云母填充 PVC 的力学性能  39-41
      3.2.2.2 γ-MPS 改性绢云母填充 PVC 的力学性能  41-42
    3.2.3 绢云母/PMMA 复合材料填充PVC 的力学性能  42-49
      3.2.3.1 MMS 填充PVC 的力学性能  42-44
      3.2.3.2 VMS 填充PVC 的力学性能  44-48
      3.2.3.3 不同填料填充 PVC 的力学性能  48-49
    3.2.4 绢云母/PMMA 复合材料填充PVC 的维卡软化点  49-50
    3.2.5 增强机理分析  50-51
  3.3 本章小结  51-52
第四章核壳型绢云母/PMMA 复合材料改性 ABS 树脂的研究  52-60
  4.1 实验部分  52-53
    4.1.1 原料与规格  52
    4.1.2 实验仪器  52-53
    4.1.3 试样制备与测试  53
      4.1.3.1 试样制备  53
      4.1.3.2 力学性能测试  53
  4.2 结果与讨论  53-60
    4.2.1 MMS 填充 ABS 的力学性能  53-55
    4.2.2 VMS 填充 ABS 的力学性能  55-56
    4.2.3 不同绢云母填充 ABS 的力学性能  56-58
    4.2.4 绢云母/PMMA 复合材料对 ABS 维卡软化点的影响  58-59
    4.2.5 ABS 与填料共混物断面形貌  59
    4.2.6 本章小结  59-60
第五章结论  60-61
参考文献  61-65
攻读硕士期间发表的论文  65-66

核壳型绢云母/PMMA复合材料及其改性高分子材料的研究

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