Hy-PS(Y2O3)納米雜化材料-聚丙烯共混纖維研究.pdf

1、近年來(lái)聚合物/聚合物/無(wú)機(jī)納米顆粒三相體系的研究逐漸受到關(guān)注。通過(guò)調(diào)節(jié)三相體系間的組成,充分體現(xiàn)各組分的特性及整體效應(yīng),可實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的多性能化。聚丙烯纖維是化學(xué)纖維中發(fā)展最有潛力的一種,但染色性能制約了其進(jìn)一步的發(fā)展。已有研究表明,納米稀土在纖維后整理中可提高其染色性能,而在聚丙烯基體中加入聚烯烴亦會(huì)改善PP染色,但染色深度尚有待進(jìn)一步提高。本研究旨在通過(guò)納米雜化材料的形式,將稀土氧化物(Y2O3)及聚苯乙烯(PS)同時(shí)引入到聚丙烯(

2、PP)基體中,組成新的聚合物/聚合物/無(wú)機(jī)三相體系,賦予納米Y2O3在PP基體中的良好分散性能,提高纖維的染色性能。
　　 本課題采用原位懸浮聚合制備出含氧化釔粒子且與PP具有良好復(fù)配性能的聚苯乙烯納米雜化材料(Hy-PS),與PP共混進(jìn)行改性。系統(tǒng)研究納米粒子(Y2O3)在復(fù)合體系中的分散問(wèn)題,PS/PP,Hy-PS/PP共混體系的特性以及纖維成形過(guò)程中雜化材料Hy-PS及納米稀土粒子(Y2O3)對(duì)共混體系的影響。最后成功制備

3、出含有良好分散納米顆粒的PP共混纖維,有效提高PP纖維的染色深度。通過(guò)以上研究,得到如下結(jié)論:
　　 研究了鈦酸脂偶聯(lián)劑表面修飾工藝和條件對(duì)納米Y2O3粒子在苯乙烯單體中的分散性和穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明:經(jīng)偶聯(lián)劑修飾后Y2O3納米粒子團(tuán)聚情況有所改善,偶聯(lián)劑與Y2O3納米粒子之間發(fā)生有化學(xué)結(jié)合。在水相和油相(苯乙烯相)中的接觸角和自由能隨著偶聯(lián)劑用量增大而提高。Y2O3納米粒子的表面修飾效果受偶聯(lián)劑用量的控制存在最優(yōu)的配比。12

4、％偶聯(lián)劑用量修飾的Y2O3粒子分散效果最好。這為原位懸浮聚合制備Hy-PS提供了有利條件。
　　 研究了原位懸浮聚合工藝條件(引發(fā)劑濃度、Y2O3加入量、表面修飾量等)對(duì)Hy-PS雜化材料結(jié)構(gòu)性能的影響。通過(guò)調(diào)節(jié)聚合工藝,成功聚合出含有Y2O3粒子的Hy-PS雜化材料。結(jié)果表明:Y2O3粒子均勻分散在Hy-PS基體中。Hy-PS雜化材料中Y2O3的含量,隨著原位聚合體系中Y2O3加入量增加而增加,隨著引發(fā)劑BPO濃度的增加先增大

5、,到達(dá)一定峰值后下降。
　　 研究了PS和Hy-PS(Y2O3)分散相引入對(duì)PP基體的結(jié)晶行為、熱學(xué)性能、流變性能等的影響。結(jié)果表明:PS及Hy-PS的加入使得PP體系,結(jié)晶速率增加,共混體系表觀粘度、損耗模量、儲(chǔ)能模量隨著溫度的升高而降低。在引入PS相比例相同時(shí),Hy-PS/PP與PS/PP體系相比,由于雜化體系中Y2O3的加入,結(jié)晶速率有所增加,熔點(diǎn)有所降低,結(jié)晶溫度有較明顯提高,此外體系的表觀粘度、損耗模量、儲(chǔ)能模量值有所

6、提高。同時(shí),Hy-PS引入的Y2O3粒子均勻分布在PS/PP相的界面間,Y2O3粒子不僅起著異相成核作用,且對(duì)PS的分布也起到了很好的分散作用。
　　 研究了PS和Hy-PS(Y2O3)分散相的引入對(duì)PP紡絲成形工藝和PP纖維結(jié)構(gòu)性能、力學(xué)性能、取向度和染色性能的影響。結(jié)果表明:Hy-PS(Y2O3)/PP纖維與PS/PP纖維相比,在同樣牽伸倍數(shù)下,纖維的聲速模量、取向度、結(jié)晶度和強(qiáng)度有所降低,而纖維的染色性能則得到很大提高,尤