聚丙烯-蒙脫土納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能研究.pdf

1、聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料是目前研究最多,工業(yè)化應(yīng)用前景好的一種聚合物基納米復(fù)合材料.具有層狀結(jié)構(gòu)的蒙脫土是制備成納米復(fù)合材料的理想天然礦物.目前,蒙脫土復(fù)合尼龍的研究已經(jīng)比較深入.這是由于尼龍的極性基團(tuán)與有機(jī)化蒙脫土的極性基團(tuán)之間具有相容性,而聚丙烯(PP)是一種非極性的聚合物,與蒙脫土不易實(shí)現(xiàn)完全的插層剝離,因此國內(nèi)關(guān)于PP/蒙脫土納米復(fù)合材料的研究還鮮有報(bào)道.該文通過熔融的方法將PP插入有機(jī)化的蒙脫土片層間,使蒙脫土剝離成單層片狀

2、,實(shí)現(xiàn)PP與蒙脫土在納米尺度上的復(fù)合.該研究以PP接枝馬來酸酐為相容劑,采取母粒法,運(yùn)用新型工藝制備出蒙脫土含量較高的接枝母粒,然后將這種母粒與PP通過雙螺桿共混熔融擠出制備出PP/蒙脫土納米復(fù)合材料(PP-B系列),同時(shí)比較研究了不加相容劑的PP/蒙脫土納米復(fù)合材料(PP-A系列).XRD測試結(jié)果表明:PP-B系列中的PP高分子鏈已經(jīng)插層進(jìn)入到有機(jī)蒙脫土的片層間,TEM觀察有機(jī)蒙脫土大部分被剝離成接近單層片狀;PP-A系列中,有機(jī)蒙脫

3、土的特征衍射峰仍出現(xiàn)在原位置,說明PP大分子鏈很難直接插入蒙脫土片層間,TEM觀察有機(jī)蒙脫土較嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象,大部分以團(tuán)簇的形式存在.SEM觀察沖擊斷面發(fā)現(xiàn):純PP和PP-A系列表現(xiàn)為脆性斷裂,PP-B系列表現(xiàn)為韌性斷裂.DSC研究結(jié)晶行為表明:有機(jī)蒙脫土的加入對PP熔點(diǎn)的影響不大,使PP的結(jié)晶溫度明顯提高,結(jié)晶度增大;通過等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的研究,結(jié)晶速率常數(shù)k和結(jié)晶速率G<,1/2>均隨結(jié)晶溫度的升高而降低;半結(jié)晶期t<,1/2>和t<

4、,p>都隨結(jié)晶溫度的升高而延長.純PP的Avrami指數(shù)n值在2.12~2.61之間,為均相成核機(jī)理為主;PP-A系列的n值在2.18~3.04之間,為異相成核與均相成核機(jī)理;加入相容劑的復(fù)合材料的n值在2.93~3.16之間,為典型的異相成核機(jī)理.PP/蒙脫土納米復(fù)合材料的強(qiáng)度和韌性均隨有機(jī)蒙脫土含量的增加先增大后減小.當(dāng)有機(jī)蒙脫土含量為2％時(shí),拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和缺口沖擊強(qiáng)度分別達(dá)到34.32、54.69、2246(Mpa