聚烯烴-HNTs納米復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、抗沖共聚聚丙烯和茂金屬聚乙烯都是重要的聚烯烴材料，但是其低剛性、低耐熱限制了它們的應(yīng)用范圍。通過(guò)無(wú)機(jī)填料填充改性聚烯烴，是拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域的一條簡(jiǎn)便而經(jīng)濟(jì)的途徑。而填充改性的一個(gè)研究熱點(diǎn)是如何實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)填料的加入在降低生產(chǎn)成本的同時(shí)改善材料的綜合性能。本文分別以碳酸鈣(CaCO3)和氫氧化鎂(MH)為主填料，再以新型納米填料埃洛石納米管(HNTs)為輔助填料，通過(guò)微-納米無(wú)機(jī)填料組合填充改性聚烯烴，采用熔融共混的方法制備了HNTs/CaCO

2、3/IPC及HNTs/MH/mPE/POE納米復(fù)合材料，同時(shí)，分別通過(guò)化學(xué)反應(yīng)和添加相容劑的方法對(duì)HNTs表面進(jìn)行改性，主要研究了填料的填充量和HNTs的改性對(duì)復(fù)合材料性能的影響。
　　(1)通過(guò)雙螺桿擠出造粒和注塑成型的方法制備了埃洛石納米管/重質(zhì)碳酸鈣/抗沖共聚聚丙烯(HNTs/CaCO3/IPC)復(fù)合材料，通過(guò)力學(xué)性能測(cè)試和熱失重分析(TGA)探討了其力學(xué)性能和熱性能。利用掃描電鏡（SEM）觀察復(fù)合材料的沖擊斷面形貌，通過(guò)透

3、射電鏡(TEM)研究無(wú)機(jī)粒子的分散狀況。結(jié)果表明:在HNTs/CaCO3/IPC復(fù)合體系中，HNTs和CaCO3微-納米無(wú)機(jī)填料的共同填充，不但提高了復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度和剛性，而且改善了其熱穩(wěn)定性;當(dāng)填充HNTs的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0％時(shí)，納米無(wú)機(jī)粒子在基體中分散均勻且能與基體間形成良好的界面粘結(jié)力;經(jīng)疏水表面改性的HNTs(m-HNTs)可以更好地改善復(fù)合材料的沖擊性能。
　　(2)采用雙輥開煉和模壓成型的方法制備了MH/mPE/P

4、OE和HNTs/MH/mPE/POE復(fù)合材料，采用力學(xué)性能測(cè)試、極限氧指數(shù)(LOI)、熱重分析(TGA)研究了其力學(xué)性能、阻燃性能和熱性能。利用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)觀察了復(fù)合材料斷面的微觀形貌和燃燒炭層形貌。結(jié)果表明:隨著MH的填充量的增加，MH/mPE/POE復(fù)合材料的極限氧指數(shù)增大，而其力學(xué)性能下降嚴(yán)重;當(dāng)HNTs的填充量為1wt％時(shí)，HNTs/MH/mPE/POE復(fù)合材料的極限氧指數(shù)增加最大，從31.6％提高到33.6％

5、，而且拉伸強(qiáng)度也有提高，說(shuō)明微-納組合填料對(duì)復(fù)合體系的綜合性能有顯著提高。從熱性能和微觀形貌測(cè)試結(jié)果分析得到，適量填充的HNTs可以均勻分散在基體中，且揭示了HNTs的協(xié)效阻燃作用源于其有效地增加了復(fù)合體系的熱穩(wěn)定性以及殘?zhí)嫉闹旅苄裕鸬窖泳徍妥韪舻淖饔谩?br>　　(3)分別以POE-g-MA、POE-g-GMA、LLDPE-g-MA和EVA-g-MA作相容劑，采用熔融共混制備了mPE/相容劑/HNTs納米復(fù)合材料，通過(guò)力學(xué)性能測(cè)試和

6、X-射線衍射(XRD)表征分析，結(jié)果表明相容劑的極性基團(tuán)和HNTs表面羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改善了HNTs與基體樹脂的界面結(jié)合作用，提高了其力學(xué)性能。對(duì)于HNTs/mPE和HNTs/POE-g-MA/mPE復(fù)合材料，通過(guò)力學(xué)性能、流變性能、微觀形貌和熱性能等探討了添加POE-g-MA對(duì)復(fù)合材料的影響。結(jié)果表明，POE-g-MA的加入，改善了HNTs粒子和mPE基體間的界面粘結(jié)，提高了HNTs在基體中的分布與分散，使復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸