分子篩-聚丙烯復(fù)合材料的改性及結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、聚丙烯作為一種常見的熱塑性塑料，由于其良好的加工性，較高的力學(xué)性能，易回收和低成本等特點(diǎn)，使其在包裝、日常消費(fèi)用品和汽車配件等方面得到廣泛的應(yīng)用。但由于其模量小，缺口敏感性強(qiáng)，沖擊強(qiáng)度低，特別是低溫和高應(yīng)變速率下的沖擊強(qiáng)度低，PP作為工程塑料的應(yīng)用受到限制。因此，如何進(jìn)一步提高PP的機(jī)械力學(xué)性能受到人們的極大關(guān)注。 分子篩是一類硅酸鹽材料，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征及性質(zhì)在于具有長(zhǎng)程有序的孔結(jié)構(gòu)、孔徑分布窄并可以調(diào)變、高孔隙率、大比表面積

2、以及表面含端羥基等。作為新型的無機(jī)材料，分子篩的研究主要集中于催化劑、吸附劑以及載體材料等方面，尤其是在利用其空曠的孔道結(jié)構(gòu)負(fù)載金屬催化劑以及有機(jī)分子方面，受到了化學(xué)家的重視。但相比之下，利用分子篩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將其作為一種無機(jī)填充材料改性聚合物的研究還很少。 本文通過MAH及偶聯(lián)劑對(duì)分子篩進(jìn)行表面修飾，采用熔融混煉制備分子篩含量較高的母料，將其與聚合物二次熔融擠出制備不同分子篩含量的復(fù)合材料。采用熱重分析(TGA)，傅立葉轉(zhuǎn)換紅

3、外光譜(FTIR)、DSC、POM、流變儀和常規(guī)力學(xué)測(cè)試等實(shí)驗(yàn)方法研究了改性分子篩的熱失重行為、復(fù)合材料的結(jié)晶與熔融行為、結(jié)晶形態(tài)、流變行為和力學(xué)性能。研究結(jié)果表明： 1.紅外光譜和熱重分析顯示MAH成功負(fù)載于分子篩且吸附量5.51％左右達(dá)到飽和。 2.與純PP相比，在分子篩含量小于3wt％時(shí)，復(fù)合材料具有高的拉伸和沖擊性能，而彎曲性能隨著分子篩含量的增大而增大。經(jīng)MAH改性后的分子篩/PP復(fù)合材料的拉伸、彎曲和沖擊性能

4、比純PP均有較大的提高，與未改性的分子篩/PP復(fù)合材料相比，在MAH用量較少時(shí)隨著分子篩用量的增加，改性后的復(fù)合材料力學(xué)性能提高較明顯，但繼續(xù)增加MAH的用量，力學(xué)性能降低。 3.與未改性的分子篩/PP復(fù)合材料相比，經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑表面處理的分子篩可較顯著地改善PP基體的力學(xué)性能。硅烷偶聯(lián)劑用量為2％寸，復(fù)合材料的力學(xué)性能較高。硬脂酸與硅烷偶聯(lián)劑配合使用可進(jìn)一步提高分子篩/PP復(fù)合材料的力學(xué)性能，隨著分子篩含量的增加，復(fù)合材料的拉

5、伸強(qiáng)度呈先增大后減小的變化趨勢(shì)。當(dāng)分子篩含量為21wt％時(shí)，復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度達(dá)到最大值，比純PP提高了33.83％，比采用偶聯(lián)劑處理的復(fù)合材料提高了13.01％。 4.分子篩/PP復(fù)合材料的結(jié)晶行為研究表明，分子篩對(duì)PP結(jié)晶起到異相成核的作用，分子篩用量增加，復(fù)合材料的結(jié)晶溫度提高；MAH改性分子篩/PP復(fù)合材料，由于MAH與PP發(fā)生接枝反應(yīng)形成接枝物，對(duì)PP起到異相成核的作用，使改性材料的結(jié)晶溫度提高；但是，MAH用量增加，

6、結(jié)晶溫度變化不大；對(duì)于DCP存在下的MAH改性體系，MAH用量≤10phf改性樣品的結(jié)晶峰溫明顯高于無DCP的，MAH≥20phf時(shí)結(jié)晶溫度基本維持不變。 5.流變性研究表明，復(fù)合材料的表觀粘度隨剪切速率的增大而降低，當(dāng)分子篩含量在3％以上時(shí)，隨分子篩含量的增加，表觀粘度明顯降低。MAH改性的分子篩/PP復(fù)合材料的表觀粘度比未改性的分子篩/PP復(fù)合材料的表觀粘度小，但它們要比純PP的表觀粘度要高一些。隨著MAH用量的增加，復(fù)合材