聚烯烴的功能化及其納米復(fù)合材料.pdf

1、聚烯烴類塑料（包括聚丙烯PP，乙丙橡膠EPR等）是用途很廣的通用塑料，具有產(chǎn)量大，價(jià)格低，耐水，耐化學(xué)藥品，以及成型工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但是由于PP是非極性結(jié)晶型聚合物，因此難以進(jìn)行表面處理，涂裝，也難以與其他聚合物或填料共混，給開(kāi)發(fā)PP合金材料和復(fù)合材料帶來(lái)了極大的困難。 本文首先對(duì)聚烯烴的接枝改性以實(shí)現(xiàn)聚烯烴的功能化進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究。以聚丙烯（PP）、乙丙橡膠（EPR）為研究對(duì)象，以馬來(lái)酸酐（MAH）為接枝單體，首次采用預(yù)輻

2、射接枝、超聲接枝以及微懸浮共輻射接枝方法合成PP、EPR接枝MAH?？疾炝烁鞣N因素，如輻射劑量、超聲功率、單體濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等對(duì)PP、EPR接枝率（G）和接枝效率（GE）的影響，給出了每種接枝體系的最佳接枝條件。結(jié)果表明，微懸浮共輻射接枝法得到的產(chǎn)物接枝率最高；用DSC和XRD分析其晶態(tài)性能，發(fā)現(xiàn)PP接枝MAH后，熔點(diǎn)降低、結(jié)晶度和結(jié)晶溫度有所提高，但接枝前后主鏈晶型沒(méi)有發(fā)生根本變化。上述幾種接枝方法的接枝率可達(dá)到6％，與國(guó)內(nèi)

3、外同類接枝產(chǎn)品比較，采用輻射接枝的技術(shù)路線已達(dá)到先進(jìn)技術(shù)水平。 選用硅烷偶聯(lián)劑以及自制的馬來(lái)酸酐接枝聚烯烴作為PP/SiO2復(fù)合體系的界面增容劑，采用超聲法制備了PP納米復(fù)合材料。研究了不同增容劑、納米SiO2含量對(duì)復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等力學(xué)性能；并利用DSC，XRD，IR，SEM等分析手段，討論了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。結(jié)果表明，硅烷偶聯(lián)劑--馬來(lái)酸酐接枝聚烯烴復(fù)合增容劑比單一硅烷偶聯(lián)劑具有更好的增韌增強(qiáng)效果。對(duì)于

4、不同的PP納米復(fù)合材料，納米SiO2粒子的填充量都存在一個(gè)最佳值，隨著填充量增大，出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，導(dǎo)致各項(xiàng)力學(xué)性能隨著摻入量的增加而降低。通過(guò)DSC及XRD對(duì)復(fù)合材料結(jié)晶特性的研究表明，納米SiO2粒子改性的復(fù)合材料的晶形為α晶形，與純PP相同，熔點(diǎn)并無(wú)明顯變化；均勻分散在PP中的納米SiO2對(duì)PP的結(jié)晶起到成核劑的作用。通過(guò)SEM研究了PP以及PP納米復(fù)合材料的斷面形貌，發(fā)現(xiàn)納米SiO2粒子分散良好，起到了阻止裂紋的擴(kuò)散，使基體樹(shù)脂發(fā)生

5、了屈服形變的作用，使得復(fù)合材料獲得良好的增強(qiáng)增韌效果。 關(guān)鍵詞：聚烯烴；馬來(lái)酸酐；輻射接枝；超聲接枝；納米SiO2；納米復(fù)合 聚烯烴類塑料（包括聚丙烯PP，乙丙橡膠EPR等）是用途很廣的通用塑料，具有產(chǎn)量大，價(jià)格低，耐水，耐化學(xué)藥品，以及成型工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但是出于PP是非極性結(jié)晶型聚合物，因此難以進(jìn)行表面處理，涂裝，也難以與其他聚合物或填料共混，給開(kāi)發(fā)PP合金材料和復(fù)合材料帶來(lái)了極大的困難。 本文首先對(duì)聚烯烴的

6、接枝改性以實(shí)現(xiàn)聚烯烴的功能化進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究。以聚丙烯（PP）、乙丙橡膠（EPR）為研究對(duì)象，以馬來(lái)酸酐（MAH）為接枝單體，首次采用預(yù)輻射接枝、超聲接枝以及微懸浮共輻射接枝方法合成PP、EPR接枝MAH?？疾炝烁鞣N因素，如輻射劑量、超聲功率、單體濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等對(duì)PP、EPR接枝率（G）和接枝效率（GE）的影響，給出了每種接枝體系的最佳接枝條件。結(jié)果表明，微懸浮共輻射接枝法得到的產(chǎn)物接枝率最高；用DSC和XRD分析其晶態(tài)

7、性能，發(fā)現(xiàn)PP接枝MAH后，熔點(diǎn)降低、結(jié)晶度和結(jié)晶溫度有所提高，但接枝前后主鏈晶型沒(méi)有發(fā)生根本變化。上述幾種接枝方法的接枝率可達(dá)到6％，與國(guó)內(nèi)外同類接枝產(chǎn)品比較，采用輻射接枝的技術(shù)路線已達(dá)到先進(jìn)技術(shù)水平。 選用硅烷偶聯(lián)劑以及自制的馬來(lái)酸酐接枝聚烯烴作為PP/SiO2復(fù)合體系的界面增容劑，采用超聲法制備了PP納米復(fù)合材料。研究了不同增容劑、納米SiO2含量對(duì)復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等力學(xué)性能；并利用DSC，XRD，IR，SE

8、M等分析手段，討論了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。結(jié)果表明，硅烷偶聯(lián)劑--馬來(lái)酸酐接枝聚烯烴復(fù)合增容劑比單一硅烷偶聯(lián)劑具有更好的增韌增強(qiáng)效果。對(duì)于不同的PP納米復(fù)合材料，納米SiO2粒子的填充量都存在一個(gè)最佳值，隨著填充量增大，出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，導(dǎo)致各項(xiàng)力學(xué)性能隨著摻入量的增加而降低。通過(guò)DSC及XRD對(duì)復(fù)合材料結(jié)晶特性的研究表明，納米SiO2粒子改性的復(fù)合材料的晶形為α晶形，與純PP相同，熔點(diǎn)并無(wú)明顯變化；均勻分散在PP中的納米SiO2對(duì)PP