納米TiO2對(duì)聚碳酸酯復(fù)合材料力學(xué)與熱穩(wěn)定性能的影響研究.pdf

1、近年來(lái)，聚合物/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料由于具有優(yōu)異的性能和潛在的應(yīng)用價(jià)值，成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。二氧化鈦(TiO2)納米粒子具有無(wú)毒無(wú)害、熔點(diǎn)高、剛度大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定及熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，將其作為填料用于聚合物改性，可提高聚合物基體材料的力學(xué)和熱穩(wěn)定性能。
　　本文以聚碳酸酯(PC)作為基體材料，金紅石型和銳鈦礦型TiO2納米粒子分別作為填料，通過(guò)熔融共混和注射成型制備出不同原料配比(0.5-3 wt％)的PC/TiO2納米復(fù)合材料。

2、采用傅里葉變換紅外光譜儀、掃描電子顯微鏡、萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)及動(dòng)態(tài)熱力學(xué)分析儀，研究了兩種晶型TiO2納米粒子對(duì)復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響機(jī)理和規(guī)律。研究結(jié)果表明：(1)低含量下(1 wt%)，兩種晶型TiO2納米粒子在PC基體中分散程度較好。隨著填料含量增加，納米粒子團(tuán)聚體尺寸增大，銳鈦礦型TiO2納米粒子團(tuán)聚現(xiàn)象更為嚴(yán)重；(2)兩種晶型TiO2納米粒子都能對(duì)PC產(chǎn)生增強(qiáng)增韌作用，且金紅石型TiO2納米粒子因與PC界面結(jié)合更好，增強(qiáng)

3、增韌效果更佳；(3)在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)以下，兩種晶型TiO2納米粒子都能提高復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量，且與納米粒子含量呈正比。
　　在上述研究的基礎(chǔ)上，借助熱重分析、傅里葉變換紅外光譜、熱重-紅外聯(lián)用分析等表征手段，同時(shí)結(jié)合Kissinger-Akahira-Sunos(KAS)等效轉(zhuǎn)化計(jì)算法，探討了兩種晶型TiO2納米粒子對(duì)復(fù)合材料熱降解行為、機(jī)制和動(dòng)力學(xué)的影響。研究結(jié)果和結(jié)論如下：(1)兩種晶型TiO2納米粒子都能夠提高復(fù)合材

4、料的熱穩(wěn)定性能，其中金紅石型TiO2納米粒子的改善效果更好；(2) TiO2納米粒子對(duì)復(fù)合材料熱降解行為的影響主要包括以下三個(gè)方面：熱降解起始階段，PC分子鏈異亞丙基裂解產(chǎn)生自由基，TiO2納米粒子可以捕獲這些自由基，延遲熱降解反應(yīng)發(fā)生，提高熱降解起始溫度；熱降解主要反應(yīng)階段，PC分子鏈發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)如碳酸酯基水解/醇解和重排，TiO2納米粒子的催化作用能夠提升熱降解反應(yīng)速率；熱降解中后期，PC基體的熱降解致使 TiO2納米粒子在表