汽車保險(xiǎn)杠用改性聚丙烯(PP)復(fù)合材料性能研究.pdf

1、本論文通過橡膠(POE)和聚丙烯(PP)共混、添加β成核劑改變聚丙烯的結(jié)晶形態(tài)、在聚丙烯中加入納米SiO2以及利用納米SiO2和β成核劑復(fù)合改性PP/POE復(fù)合材料這幾種方式來對(duì)聚丙烯進(jìn)行增韌改性，研究了改性后復(fù)合材料的性能，并利用力學(xué)性能測試、偏光顯微鏡(POM)、廣角X射線衍射儀(WAXD)、差示掃描量熱儀(DSC)以及掃描電子顯微鏡(SEM)等手段對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的表征，以期制得符合汽車保險(xiǎn)杠專用料要求的高韌性高強(qiáng)度聚丙烯復(fù)合材料。

2、
　　 在研究橡膠改性PP的過程中，采用了美國陶氏(DOW)化學(xué)公司使用茂金屬催化劑通過乙烯和辛烯原位聚合技術(shù)生產(chǎn)的一種飽和乙烯-辛烯共聚物(POE)增韌改性PP。對(duì)PP/POE共混體系的力學(xué)性能、斷面形貌和結(jié)晶性能進(jìn)行了研究，并研究了β成核劑的加入對(duì)POE改性PP力學(xué)性能影響。研究結(jié)果表明，隨著POE含量的增加，PP/POE復(fù)合體系的缺口沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長率逐漸升高，而其拉伸屈服強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度卻隨之降低。結(jié)晶分析表明，POE的

3、加入破壞了PP分子鏈的規(guī)整性，阻礙了PP的結(jié)晶，使其結(jié)晶度Xc下降；POE對(duì)PP晶粒能產(chǎn)生細(xì)化作用；在PP/POE體系中，β成核劑的加入反而提高了體系的拉伸強(qiáng)度，消除了脆韌轉(zhuǎn)變點(diǎn)。
　　 在研究成核劑增韌改性聚丙烯的過程中，利用β晶成核劑(TMB-5)對(duì)抗沖共聚聚丙烯的力學(xué)性能、結(jié)晶性能以及斷面形貌的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，在PP中添加β成核劑TMB-5后，其拉伸屈服強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度下降，而韌性增強(qiáng)，當(dāng)β成核劑用量為0.4％時(shí)，

4、其缺口沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長率達(dá)到最大值；由偏光顯微鏡觀察可知，在PP中添加TMB-5后，球晶尺寸明顯減小，可以觀察到束狀晶片聚集體；TMB-5的加入加速了PP的結(jié)晶過程，PP的結(jié)晶度提高。
　　 采用納米SiO2增韌改性PP，對(duì)PP/納米SiO2復(fù)合材料的力學(xué)性能、斷面形貌和結(jié)晶性能分別進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：適量的納米SiO2對(duì)PP/納米SiO2復(fù)合材料能起到增強(qiáng)增韌的作用，而PP-g-MAH的加入能有效地增強(qiáng)納米SiO2和PP間

5、的界面作用；采用母料共混法可進(jìn)一步提高PP/納米SiO2復(fù)合材料的力學(xué)性能；SEM觀察表明，納米SiO2粒子的存在能有效地終止裂紋，吸收大量的沖擊能量，從而提高了材料的韌性；DSC分析表明，納米SiO2對(duì)PP有異相成核的作用，使PP的結(jié)晶過程可以在較高溫度下進(jìn)行，并且PP-g-MAH的加入更有利于納米SiO2發(fā)揮異相成核的作用；納米SiO2的存在使得PP球晶尺寸變小，呈現(xiàn)球晶細(xì)化的特征；XRD分析表明，納米SiO2的加入誘導(dǎo)生成了少量的

6、β晶，從而提高了PP復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度。
　　 通過納米SiO2和β成核劑復(fù)合改性PP/POE復(fù)合材料，研究了納米SiO2和β成核劑的加料方式和用量對(duì)PP/POE復(fù)合材料性能的影響。研究結(jié)果表明：當(dāng)PP/POE/納米SiO2的比例為100/25/4時(shí)，復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最好；采用母料共混法制備的PP/POE/納米SiO2復(fù)合材料的力學(xué)性能高于相同配方的直接共混法。采用逐級(jí)分散法增加了納米SiO2分散的均勻性，其制備的PP

7、/POE/納米SiO2復(fù)合材料的力學(xué)性能高于相同配方的兩步母料法；當(dāng)在PP/POE共混體系中加入納米SiO2后，球晶尺寸減小，相鄰球晶間的界面變得模糊；在PP/POE/納米SiO2復(fù)合體系中的加入β成核劑后，復(fù)合材料的拉伸屈服強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度下降，而韌性進(jìn)一步增強(qiáng)，當(dāng)β成核劑含量為0.4％時(shí)，復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長率達(dá)到最大值，并且其拉伸強(qiáng)度得到明顯提高，其綜合性能達(dá)到了汽車保險(xiǎn)杠對(duì)PP復(fù)合材料的要求；XRD表明，β成核劑在納米