氮化硼、海泡石改性脂肪族聚酯(PBS、PLA)復合材料的熱性能研究.pdf

1、合成高分子材料的廣泛應用，引發(fā)了一系列嚴重的環(huán)境問題，研究開發(fā)利用功能化的可生物降解材料成為緩解環(huán)境壓力的熱點問題，利用無機粒子改性高分子材料，成為制備優(yōu)異性能復合材料的研究重點。本論文分別以丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乳酸(PLA)為基體，以六方氮化硼(h-BN)、海泡石(SP)微米粒子為增強材料，采用熔融共混和開煉壓延工藝，制備無機物/脂肪族聚酯復合材料，分析研究了無機物改性不同聚酯復合材料性能差異性的原因。并采用KH550、KH5

2、60處理h-BN、SP無機粒子表面，研究了無機粒子對 PBS、PLA基復合材料聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、界面相容性、結(jié)晶性能、熱穩(wěn)定性以及力學性能的影響。本研究得到的結(jié)論如下：
　　一、h-BN、SP的加入對聚酯基復合材料性能的影響
　　1）與PBS相比，h-BN/PBS、SP/PBS復合材料的拉伸強度與斷裂伸長率增大，隨h-BN、SP添加量的提高，拉伸強度與斷裂伸長率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，當h-BN、SP添加量分別為6wt％和2wt%

3、時，綜合力學性能最優(yōu)。但加入過量h-BN、SP后，PBS基體中出現(xiàn)團聚現(xiàn)象，力學性能下降。
　　2）與PLA相比，隨h-BN、SP含量的提高，h-BN/PLA、SP/PLA復合材料的拉伸強度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，但斷裂伸長率下降，向 PLA復合材料中引入10wt%熱塑性聚氨酯(TPU)彈性體后，復合材料拉伸強度變化不大，斷裂伸長率顯著提高，且與h-BN或SP三元共混時的相容性得到明顯改善。
　　二、偶聯(lián)劑KH550、KH5

4、60改性h-BN、SP對聚酯基復合材料性能的影響
　　1）KH550、KH560接枝在h-BN、SP表面，提高了粒子與PBS基體的相容性，團聚現(xiàn)象得到明顯改善。改性h-BN、SP粒子的加入，PBS的晶型不發(fā)生改變。與PBS相比，拉伸強度與斷裂伸長率明顯提高，當KH550改性h-BN、SP添加量分別為6wt%和3wt%時，復合材料綜合力學性能、耐熱性能最優(yōu)，但改性粒子添加量過高時，在PBS基體中出現(xiàn)團聚現(xiàn)象。
　　2）KH55

5、0、KH560改性h-BN、SP粒子后，同樣改善了粒子與PLA基體的相容性。研究發(fā)現(xiàn)改性粒子加入后，PLA的晶型不發(fā)生改變，隨h-BN、SP添加量的提高，拉伸強度與斷裂伸長率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，當KH550改性h-BN、SP添加量分別為3wt%和2wt%時，復合材料綜合力學性能、耐熱性能最優(yōu)，但粒子添加量過高時，PLA基體出現(xiàn)團聚現(xiàn)象。
　　三、改性h-BN、SP/聚酯基復合材料熱分解動力學研究
　　1）改性h-BN、S

6、P加入后，PBS、PLA基復合材料的熱穩(wěn)定提高，由于h-BN、SP熱分解溫度高，因而聚酯基復合材料僅表現(xiàn)出自身的熱分解過程。當h-BN-KH560添加量為3wt%時，PBS基復合材料耐熱性最優(yōu)，熱分解動力學研究表明，h-BN加入后，PBS基復合材料的表觀活化能提高了24.62 kJ/mol，lnA增大。當SP-KH550添加量為3wt%PBS復合材料耐熱性最佳，PBS復合材料的表觀活化能可提高24.48kJ/mol，lnA無明顯變化。<

7、br>　　2）PLA基復合材料熱分解過程出現(xiàn)PLA和TPU兩個階段的熱分解過程，當h-BN-KH560添加量為4wt%時，PLA基復合材料耐熱性最優(yōu)，復合材料的表觀活化能提高了25.49kJ/mol，lnA增大。當SP-KH550添加量為3wt%時， PLA基復合材料耐熱性最佳，復合材料的表觀活化能、lnA略微增大。
　　3）研究發(fā)現(xiàn)h-BN在聚酯基體中起成核作用，使得PBS和PLA晶粒細化、結(jié)晶速率加快，結(jié)晶度增大，導致熱穩(wěn)定提