剪切力場作用下聚丙烯-多壁碳納米管復(fù)合材料的結(jié)晶、取向結(jié)構(gòu)和性能研究.pdf

1、本文通過對多壁碳納米管進行表面接枝改性，在多壁碳納米管表面接枝上十八烷烴鏈，極大的改善了碳納米管和聚丙烯間的界面作用力。采用動態(tài)保壓成型技術(shù)(DPIM)和擠出拉伸加工方法，成功地實現(xiàn)了聚丙烯/改性多壁碳納米管的形態(tài)控制。研究在加工過程中引入的剪切力場，對聚丙烯/碳納米管復(fù)合體系中碳納米管的分散、取向、以及碳納米管與基體間的界面作用和結(jié)晶情況的變化。掃描電子顯微鏡、熱失重分析、紅外分析、動態(tài)流變測試、熱臺偏光顯微鏡、差示掃描量熱儀、力學(xué)性

2、能測試等用于表征體系的形態(tài)結(jié)構(gòu)和性能。本論文的主要結(jié)論有： (1)通過動態(tài)保壓往復(fù)的強剪切作用，制備了同時具有聚丙烯分子鏈和改性多壁碳納米管高度取向結(jié)構(gòu)的注射制品，兩者均沿著剪切流動方向取向，(也就是拉伸形變方向)。這在很大程度上提高了聚丙烯分子鏈和填充粒子的運動能力，從能量耗散機理來說，聚合物基體和填充顆粒運動能力的提高能夠吸收更多的能量，有助于拉伸韌性的提高。另一方面，我們發(fā)現(xiàn)取向多壁碳納米管具有很大的長徑比，能夠架橋連接基

3、體聚合物拉伸過程中產(chǎn)生的裂縫，同時，改性碳納米管與基體的界面粘接很強，足以保證應(yīng)力的有效傳遞，從而使得聚合物基體材料沿著碳管滑移，導(dǎo)致材料的斷裂伸長率得到大幅度的提高，從而引起復(fù)合材料韌性的極大提高。 (2)采用動態(tài)流變測試原位檢測剪切作用對PP/G-MWCNTs的結(jié)晶行為的影響。流變測試能夠定量的評價靜態(tài)條件和動態(tài)剪切條件下聚合物的整體結(jié)晶速率。結(jié)合流變測試結(jié)果和熱臺偏光顯微鏡觀察的結(jié)晶形貌發(fā)展過程，對于PP/G-MWCNTs體系得到

4、了兩個不同的剪切影響機理：(1)在低溫條件下，強烈的異相成核作用對結(jié)晶行為的影響占主導(dǎo)優(yōu)勢，而剪切作用對結(jié)晶的影響十分微弱，同時，在填料含量較高是，異相成核作用具有飽和性；(2)在高溫條件下，異相成核作用被抑制，復(fù)合體系的結(jié)晶主要受到預(yù)剪切作用的影響，并且纖維狀晶體較球晶更易生成。 (3)采用擠出拉伸加工方法，通過控制拉伸比來控制剪切力施加的強弱，實現(xiàn)了對復(fù)合體系微觀結(jié)構(gòu)和碳納米管的分散狀況的控制，從而實現(xiàn)了對結(jié)晶結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能