庚二酸表面處理填料填充改性聚丙烯的結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、聚丙烯(PP)是五大通用塑料之一，具有價(jià)格低廉、易于成型加工、產(chǎn)品綜合性能優(yōu)異等特點(diǎn)。但它最大的缺點(diǎn)是沖擊性能差，低溫易脆斷，限制了聚丙烯的進(jìn)一步應(yīng)用。近年來，采用無機(jī)剛性粒子增韌改性聚丙烯成為了研究的熱點(diǎn)。為了提高增韌效果，需要對(duì)無機(jī)粒子進(jìn)行表面改性。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)庚二酸與某些金屬鹽類可以組成聚丙烯β晶成核劑，本文采用庚二酸作為表面處理劑，對(duì)碳酸鈣、硅灰石、云母和葉臘石這四種不同類型的無機(jī)粒子進(jìn)行表面處理，并填充改性聚丙烯，期望能夠生成庚

2、二酸鹽類β晶成核劑，對(duì)聚丙烯的力學(xué)性能產(chǎn)生有利的影響。采用傅立葉紅外光譜儀(FTIR)和掃描電子顯微鏡(SEM)研究了無機(jī)粒子經(jīng)過庚二酸處理前后所發(fā)生的變化，通過示差掃描量熱儀(DSC)、廣角X射線衍射儀(WAXD)、掃描電子顯微鏡和偏光顯微鏡(PLM)研究了經(jīng)過庚二酸處理過的無機(jī)粒子對(duì)聚丙烯結(jié)構(gòu)與性能的影響。
　　 FTIR的結(jié)果表明，碳酸鈣經(jīng)過庚二酸處理后，在1050cm-1處出現(xiàn)了一個(gè)吸收峰，這是C-O單鍵的吸收峰，而未處

3、理的碳酸鈣在這個(gè)位置上并沒有吸收峰，說明庚二酸與碳酸鈣發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。DSC、WAXD和PLM的結(jié)果都表明庚二酸處理碳酸鈣的加入在聚丙烯中引發(fā)了大量的β晶。當(dāng)庚二酸處理碳酸鈣的含量為5％時(shí)，β晶相對(duì)含量(KWAXD)為73.17％。產(chǎn)生大量β晶的原因是庚二酸與碳酸鈣反應(yīng)所生成的庚二酸鈣是一種非常有效的β晶成核劑。DSC結(jié)晶曲線表明當(dāng)聚丙烯中加入碳酸鈣(無論是未處理還是經(jīng)過庚二酸表面處理)后，復(fù)合材料的結(jié)晶峰峰形變得更加尖銳，同時(shí)向高溫方

4、向移動(dòng)，說明碳酸鈣可以提高聚丙烯的結(jié)晶速率。而經(jīng)過庚二酸處理過的碳酸鈣可以更加顯著的提高聚丙烯的結(jié)晶速率。SEM的結(jié)果表明聚丙烯/庚二酸處理碳酸鈣復(fù)合材料中碳酸鈣的分布較為均一，與聚丙烯基體之間的粘結(jié)力增強(qiáng)，碳酸鈣與聚丙烯的相容性也得到了改善。力學(xué)性能的結(jié)果表明聚丙烯/庚二酸處理碳酸鈣復(fù)合材料的力學(xué)性能得到了顯著的提高，尤其是復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度，最高達(dá)到了19.79kJ/m2，是純聚丙烯的5.11倍。沖擊性能提高的原因是大量的聚丙烯

5、β晶和聚丙烯與碳酸鈣相容性得到改善協(xié)同作用的結(jié)果。
　　 硅灰石本身就是一種聚丙烯β晶成核劑，但是成核能力有限。DSC、WAXD和PLM的結(jié)果都表明庚二酸處理過的硅灰石誘導(dǎo)聚丙烯產(chǎn)生了更多的β晶。之所以能夠產(chǎn)生大量的β晶是因?yàn)楦崤c硅灰石中的硅酸鈣反應(yīng)所生成的庚二酸鈣是一種非常高效的聚丙烯β晶成核劑。DSC的結(jié)果還表明硅灰石也具有加快聚丙烯的結(jié)晶速率和提高結(jié)晶溫度的作用，而經(jīng)過庚二酸處理后效果更加明顯。SEM的結(jié)果表明庚二酸改

6、善了硅灰石與聚丙烯基體之間的相容性。聚丙烯/庚二酸處理硅灰石復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度也得到了顯著提高，最大值為17.33kJ/m2，是純聚丙烯的4.48倍。大量β晶的存在和硅灰石與聚丙烯的相容性得到改善是復(fù)合材料韌性提高的主要原因。
　　 庚二酸處理云母的FTIR結(jié)果表明，庚二酸中C=O的吸收峰從1700cm-1處移動(dòng)到1720cm-1處，說明庚二酸與云母反應(yīng)生成了一種新的配合物。DSC、WAXD和PLM的結(jié)果表明庚二酸處理過的云

7、母誘導(dǎo)聚丙烯產(chǎn)生了大量的β晶。當(dāng)庚二酸處理云母的含量為2.5％時(shí)，β晶含量最高，KWAXD為85.64％。由于庚二酸鎂是一種成核能力較弱的β晶成核劑，因此如此大量的β晶可能是庚二酸與云母反應(yīng)所生成的配合物引發(fā)的。SEM的結(jié)果表明庚二酸改善了云母與聚丙烯的相容性。聚丙烯/庚二酸處理云母復(fù)合材料的力學(xué)性能也有所提高，復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度最高達(dá)到了32.43kJ/m2。大量的聚丙烯β晶的存在和聚丙烯與云母的相容性提高，是沖擊強(qiáng)度大幅提高的主要原