納米粘土復(fù)合對聚丙烯熔體性能的改善及發(fā)泡行為的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、聚丙烯(PP)發(fā)泡制品因其良好的熱穩(wěn)定性、較高的力學(xué)性能、適宜和柔順的表面、優(yōu)異的微波適應(yīng)性,正成為泡沫塑料行業(yè)中的熱點(diǎn)。但是,傳統(tǒng)聚丙烯(CPP)的發(fā)泡結(jié)構(gòu)中,泡孔的聚集現(xiàn)象較為嚴(yán)重,且大多數(shù)泡孔為開孔結(jié)構(gòu)。而采用接枝高熔體強(qiáng)度聚丙烯(HMSPP)可以獲得更多更好的閉孔泡孔結(jié)構(gòu)。因此,為了提升CPP在泡沫塑料應(yīng)用中的競爭力,必須對其進(jìn)行改性,提高其熔體強(qiáng)度。而聚合物/蒙脫土(MMT)納米復(fù)合材料的粘度和模量因納米粘土的加入大大提高,如

2、果能利用聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料熔體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),提升傳統(tǒng)聚丙烯的熔體粘度和強(qiáng)度,使其在通用設(shè)備上發(fā)泡并得到好的泡體,其經(jīng)濟(jì)及實(shí)用意義將非常深遠(yuǎn)。本文以聚丙烯為基體、蒙脫土為填料,對PP/蒙脫土納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能研究的基礎(chǔ)上,研究了PP/蒙脫土納米復(fù)合體系的化學(xué)發(fā)泡。主要研究內(nèi)容及成果如下: 1.首次通過計(jì)算共聚聚丙烯(cPP)分子不同松弛過程活化能的變化研究了蒙脫土有機(jī)化的不同對復(fù)合體系中粘土片層的分散狀態(tài),以及聚丙烯基

3、復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能的影響。得到的主要結(jié)論如下:(1)有機(jī)改性劑烷基銨離子-N+周圍的空間位阻效應(yīng)增大,由此修飾的有機(jī)土的片層間距也隨之增大,蒙脫土片層與PP分子間的相互作用得到加強(qiáng),但對于N+上鍵接了兩個C18長鏈烷基修飾的蒙脫土,雖然片層間距較大,但層間由于被較多烷基長鏈充塞,反而減低了片層與PP分子的相互作用,從而使得復(fù)合材料性能與PP基體相比,沒有明顯改善。(2)粘土的不同有機(jī)化修飾對cPP復(fù)合體系中cPP大分子的α-松弛過程,

4、cPP分子鏈段的β-松弛過程的影響與粘土片層-cPP分子間的相互作用大小相關(guān)。粘土有機(jī)化的不同對復(fù)合體系cPP的γ-松弛影響甚微。 2.用流變方法結(jié)合WAXD研究了粘土用量對cPP-粘土復(fù)合體系線性熔體性能的影響。研究表明,當(dāng)粘土用量為3-5wt%時,粘土片層可以較好的剝離分散于cPP基體中,從而形成的復(fù)合體系熔體結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定;粘土的添加使得低頻區(qū)cPP-粘土復(fù)合體系表現(xiàn)出明顯的類固態(tài)響應(yīng)(G’>G”),并且隨粘土用量的增加,類

5、固態(tài)響應(yīng)越強(qiáng)烈;粘土的添加對cPP-粘土復(fù)合體系熔體cPP分子鏈的運(yùn)動產(chǎn)生一定的限制作用,這種限制作用在5wt%粘土用量時達(dá)到最大。 3.以MAH-g-POE為相容劑,研究了MAH-g-POE用量的改變對PP-粘土之間的相容作用以及復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能的影響。結(jié)果表明:MAH-g-POE的相容作用下,粘土片層與PP基體的相容性得到改善,10wt%的用量時相容性最佳。PP-粘土復(fù)合體系表現(xiàn)出的低頻類固態(tài)響應(yīng)不僅與MAH-g-POE的

6、相容作用有關(guān),而且與相容劑MAH-g-POE本身的彈性相關(guān)。 4.以一種可發(fā)泡的高熔體強(qiáng)度聚丙烯(HMSPP)為參照,選擇物性參數(shù)比較接近的一傳統(tǒng)聚丙烯(CPP)樹脂,在CPP中引入納米粘土,利用納米粘土和相容劑的協(xié)同作用改善CPP的熔體流變特征,與HMSPP趨近,并對CPP-粘土復(fù)合材料進(jìn)行發(fā)泡研究。主要結(jié)論如下:(1)納米復(fù)合可以改善CPP的熔體流變特性與HMSPP趨近。對于不同相容劑相容的CPP-粘土復(fù)合體系,采用MAH-

7、g-EPDM和MAH-g-POE為相容劑的CPP-粘土復(fù)合體系的熔體強(qiáng)度較高,低頻處熔體保持較高的模量,與HMSPP的流變特性接近;(2)對于粘土用量不同的CPP-粘土復(fù)合體系(15wt%MAH-g-POE),5wt%的粘土用量對于CPP-粘土復(fù)合體系的低頻模量的提高已足夠;(3)采用模壓一次成型法發(fā)泡時,CPP泡體與HMSPP泡體質(zhì)量相差較大,HMSPP泡體的泡孔結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)于CPP泡體;(4)CPP/MAH-g-POE/DKl(DKl

8、含量固定為5wt%)體系采用模壓一次成型法發(fā)泡,相容劑MAH-g-POE用量從5wt%增至15wt%,CPP-粘土復(fù)合體系的泡體質(zhì)量有所改善,這應(yīng)得益于體系熔體低頻處粘度、模量的提高;(5)CPP/MAH-g-POE/DKl(85/10/5)復(fù)合體系采用模壓一次成型法發(fā)泡時,填加5份AC發(fā)泡劑可以得到較好的泡體,與HMSPP/AC(100/10)的泡體結(jié)構(gòu)接近;(6)對于含5wt%AC發(fā)泡劑的CPP/MAH-g-POE/DKl(85/1

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