水辅混炼挤出促进聚丙烯中膨胀石墨的分散及其机理

发布时间：2020-05-26 02:03

【摘要】：本学位论文采用数值模拟的方法,研究双螺杆挤出机组合螺杆元件中熔体的混炼指数。通过可视化系统观察水和熔体在机筒内的流动状态以分析水滴形变的过程。采用水辅混炼挤出方法制备聚丙烯(PP)/膨胀石墨(EG)复合材料,并对其导热性能、微观结构、结晶行为、流变性能和电性能等进行测试与表征,从而研究复合材料的“流变性能 微观结构 性能”之间的关系,并分析水辅混炼挤出促进EG剥离和分散从而改善PP/EG复合材料导热性能的机理。数值模拟的结果表明,水辅混炼挤出过程中注入的水提高了组合螺杆元件中熔体的混炼指数。可视化观察表明,在螺杆的混炼作用下,注入的水被拉伸变形而细化成水滴最终溶入到PP熔体中。相较于普通混炼挤出制备的PP/EG复合材料,水辅混炼挤出制备的PP/EG复合材料呈现较高的热降解温度、弹性模量、复数黏度、储能模量、杨氏模量和介电常数,复合材料中PP的结晶度较高。这可能是由于混炼挤出过程中注入的水增强了PP分子链和EG片层之间的相互作用,改善了EG在PP基体中的剥离和分散。EG较好的剥离和分散、PP分子链与EG片层之间较强的相互作用以及较高的结晶度改善PP/EG复合材料的导热性能。当EG含量为15 wt%时,水辅混炼挤出制备的PP/EG复合材料的热导率为1.42 W/mK,相比普通混炼挤出制备的PP/EG复合材料的热导率(0.91 W/mk)和PP样品的热导率(0.21 W/mK)分别提高了56%和576%。
【图文】：

的方法等的研究现状分别进行概述。物/膨胀石墨复合材料研究进展概述将天然石墨鳞片经 H2SO4和 HNO3等化学试剂处理后快速加热到微波辐射膨胀得到的一种低密度、耐高温的物质[11,12]，EG 的制电镜（SEM）照片如图 1-1 所示。EG 遇高温可瞬间体积膨胀数百，从而结构松散，多孔而弯曲，表面积扩大、表面能提高、蠕虫，这样增加了它的柔软性、回弹性和可塑性。由于其疏松多孔的结，Dedov[13]研究了 EG 对液态烃的吸附能力。通过对 EG 进行超得到石墨纳米片（GNP），，因此 EG 通常被作为制备聚合物/GNPG 具有高热导、低密度和低价格等特点，近年来，EG 广泛应用于制料等。

磨机的剪切剥离（a）和挤压破坏（b）作用tion of (a) the shear force-induced exfoliation anforce-induced fracture effects of ball milling[34]料的需求增大，EG 因其高热导、低价格等特聚合物中制备出高热导率的聚合物/EG 复合材P/EG 和 PP/碳纳米管（CNT）复合材料并对所果表明，尽管 EG 的热导率（300 W/mK）[41但是在 EG 和 CNT 含量相同的情况下，PP/材料的高。这说明 EG 因其具有较高的比表面Kim 等人[16]的研究也表明 EG 相对于 CNT、石导热性能。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ325.14;TB332

【参考文献】

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1 张安震;孙靖尧;庞军舰;闫宝瑞;信春玲;何亚东;;三螺杆挤出机啮合块混合特性的数值模拟[J];塑料;2014年04期

2 徐阳;陈漫;陈晓浪;秦军;于杰;;表面改性对可膨胀石墨填充PP/TPU复合材料的结晶行为、燃烧与力学性能的影响[J];功能材料;2014年02期

本文编号：2681099