UCaCO-,3--La的制備及其與PP、PET復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、稀土元素(Re)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)特殊，在聚合物中常常發(fā)揮獨特作用，但其價格昂貴。超細(xì)碳酸鈣(UCaCO3)來源豐富，綜合性價比高，但其表面能高，填充聚合物時易團(tuán)聚而難以分散。本論文采用液相化學(xué)沉積法首次成功地在UCaCO3表面包覆上稀土鑭化物包膜，從而制備出鑭化物包膜改性超細(xì)碳酸鈣(UCaCO3-La)，然后用作PP及PET等結(jié)晶性聚合物的改性劑。由于稀土粒子與聚合物大分子鏈的作用在界面上發(fā)生，因此作為核心部分的UCaCO3只起支撐作用，將鑭

2、化物覆蓋在UCaCO3的表面不但可降低UCaCO3的表面能而改善其在聚合物中的分散效果，并可充分發(fā)揮稀土對聚合物的改性作用。UCaCO3-La可將兩種無機(jī)化合物有機(jī)地結(jié)合，實現(xiàn)了稀土化合物納米化，不但提升了UCaCO3的使用價值，發(fā)揮了稀土化合物對聚合物的特殊改性作用，而且節(jié)省了稀土的用量，開拓了其新用途。　　在化學(xué)沉積反應(yīng)中，通過研究鑭離子濃度、pH值、UCaCO3濃度、洗滌干燥條件等因素的影響，確定了有利于形成包膜的最佳反應(yīng)條件。

3、WAXD、IR和TG分析證明鑭化物與UCaCO3粒子表面以化學(xué)方式緊密結(jié)合，使UCaCO3的晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯變化。TG和ICP證明投料的鑭鹽用量在1～5％左右時，經(jīng)過化學(xué)沉積反應(yīng)，絕大部分鑭化物形成了UCaCO3-La的表面包膜。TEM、SEM和粒徑分析表明UCaCO3-5La在幾種粉體中具有完善的包膜和良好的分散性。用元素能譜分析表征了幾種粉體的主要元素組成，證實鑭化物在UCaCO3粒子表面形成了包膜?！　⊥ㄟ^對各PP/無機(jī)粉體復(fù)合

4、材料的研究，證實經(jīng)鑭化物包膜改性并經(jīng)表面分散處理的超細(xì)碳酸鈣在PP中的分散得到了良好改善，并顯著提高復(fù)合材料的力學(xué)性能尤其缺口沖擊強(qiáng)度。UCaCO3-5La用量為15phr時，復(fù)合材料的Izod缺口沖擊強(qiáng)度為7.9KJ/m2，是純PP的3倍以上。鑭化物的百分比含量為5％左右時，復(fù)合材料具有良好的綜合力學(xué)性能。XRD和DSC分析顯示UCaCO3-5La和UCaCO3-10La可誘發(fā)PP的β晶型，并提高了PP的結(jié)晶溫度和降低結(jié)晶峰半峰寬，從

5、而改善了PP的結(jié)晶性能并提高其抗沖擊韌性。TG和熱烘箱老化實驗表明UCaCO3-5La可提高PP的熱穩(wěn)定性和分解溫度值，同時長效抗熱氧老化性能得到改善?！　∩钊胙芯苛薖P/POE/UCaCO3-5La三元復(fù)合材料的增韌機(jī)理。證實了POE用量和缺口沖擊強(qiáng)度關(guān)系曲線存在“裂縫區(qū)”、“銀紋區(qū)”和“剪切屈服區(qū)”三個不同增韌機(jī)理的區(qū)域，并根據(jù)增韌機(jī)理發(fā)生突變的兩個轉(zhuǎn)折點即第一躍升轉(zhuǎn)折點和脆韌轉(zhuǎn)變點論證了沖擊能可進(jìn)行疊加的概念。定量測算了不同沖擊

6、斷裂機(jī)理對沖擊強(qiáng)度的貢獻(xiàn)，結(jié)合SEM、TEM和利用Wu的基體層厚度理論揭示了UCaCO3-5La對PP/POE的增韌機(jī)理，并通過與PP/POE/UCaCO3復(fù)合材料的沖擊斷面形貌和相結(jié)構(gòu)對比，證明UCaCO3表面經(jīng)鑭化物包膜改性后，不但可減少團(tuán)聚體的產(chǎn)生，還可改善與POE的相容性而利于包藏結(jié)構(gòu)的形成，從而可增加POE彈性體的有效體積，提高了POE的增韌效率。研究表明PP、POE和UCaCO3-5La的不同加料方式能夠?qū)е滦纬砂亟Y(jié)構(gòu)、分

7、散結(jié)構(gòu)或混合結(jié)構(gòu)的三種不同的相結(jié)構(gòu)。耐氣候老化實驗證實了UCaCO3-5La對PP/POE的防光氧老化反應(yīng)比UCaCO3更有效?！　〔捎肈SC研究了稀土氧化物分別對PET、PBT、PA6、PA66的結(jié)晶性能的影響，結(jié)果證明ReO對這四種結(jié)晶性聚合物具有結(jié)晶促進(jìn)作用。其中以PET/La2O3的效果最為明顯。進(jìn)行了PET/無機(jī)粉體復(fù)合材料的結(jié)晶行為和結(jié)晶動力學(xué)研究。結(jié)果表明UCaCO3-La對PET的結(jié)晶成核起促進(jìn)作用，加入UCaCO3-

8、La后PET的結(jié)晶動力學(xué)常數(shù)增加而半結(jié)晶時間減少，從而結(jié)晶性能得到改善。結(jié)晶成核能力計算表明UCaCO3-5La的成核能力較工業(yè)通用成核劑NA更強(qiáng)。UCaCO3-La還可顯著改善玻璃纖維增強(qiáng)PET(FRPET)的結(jié)晶性能，且力學(xué)性能可同步提高。其中缺口沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度最高分別達(dá)10.4KJ/m2、154.6MPa和243.2MPa。　　HAAKE流變儀的研究結(jié)果表明各共混體系表現(xiàn)為不同程度的非牛頓假塑性流體特征。UCaCO