聚丙烯/纳米二氧化硅复合材料结构与性能研究
发布时间：2020-12-24 02:46
采用熔融共混法制备了聚丙烯（PP）/纳米二氧化硅（nano-SiO2）复合材料,用偏光显微镜、差示扫描量热仪研究了PP/nano-SiO2复合材料的凝聚态结构,并用扫描电子显微镜、透射电子显微镜观察了nano-SiO2粒子在PP中的相容性和分散性。结果表明,分散于PP中的nano-SiO2粒子影响了PP的凝聚态结构,球晶尺寸变小,球晶边界模糊,PP的结晶和熔融温度分别增加了6.5%和2.6%;PP/nano-SiO2复合材料在硅烷偶联剂（KH-560）与增容剂马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）的协同作用下,nano-SiO2粒子在PP基体中的相容性增加,粒子与基体界面结合良好,团聚少,分散好,PP的冲击强度增加了40%。
【文章来源】：中国塑料. 2017年02期 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图３?ＰＰ／ｎａｎｏ￣Ｓｉ０２复合材料的ＰＬＭ球晶形貌照片（Ｘ?５００）??－
?１４０?１６０?１８０?２００??温度／Ｖ?温度／＂〇??（ａ）?（ｂ）??１—ＰＰ?２—ＰＰ／ｎａｎｏ￣Ｓｉ（）２?３—ＰＰ／ＰＰ?ｇ－ＭＡＨ／ｎａｎｏ－Ｓｉ（）２（ＫＨ－５６０）??Ｕ）降温结晶曲线（ｂ）升温熔融曲线??图４?ＰＰ／ｎａｎｏ￣Ｓｉ（）２复合材料的ＤＳＣ降温结晶和升温熔融曲线??Ｆｉｇ．?４?ＤＳＣ?ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｍｅｌｔｉｎｇ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ＰＰ／ｎａｎｏ－Ｓｉ〇２?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ??２．４?ＳＥＭ分析?差，如图５（３）所示；１１３：１〇－３丨０２粒子经桂焼偶联剂（｝＜１４？??从图５可以看出，未经硅烷偶联剂（ＫＨ－５６０）改性?５６０）改性后，再在ＰＰ／ｎａｎｏ－Ｓｉ０２复合材料中加人增容??时，ｎａｎｏ－Ｓｉ０２粒子表面与ＰＰ无亲和性，成为冲击破坏?剂（ＰＰ－ｇ－ＭＡＨ），ｎａｎｏ－Ｓｉ０２粒子表面与ＰＰ的亲和性??过程中最薄弱的环节，基体中有较大粒径的附聚颗粒，?进一步增强，见不到裸露的无机粒子填料，ｎａｎ〇－Ｓｉ０２粒??最大的约１?Ｍｍ，ｎａｎ〇－Ｓｉ０２粒子在基体中的分散也极不?子［图５（ｂ）中白点为ｎａｎ〇－Ｓｉ０２粒子］均勻分布于ＰＰ??均匀，与基体ＰＰ界面清晰，且有许多填料粒子裸露，同?基体中，基本没有团聚，且粒径分布均匀，团聚体较小，??时伴有ｎａｎ〇￣Ｓｉ（）２粒子脱黏现象，表明两相相容性较?在０？?０５？０．?２?ｐｃｍ以内，粒子周围的嵌人与基体ＰＰ具??■Ｗ＾ｋ??（ａ）?（ｂ）??（ａ）ＰＰ／ｎａｎｏ￣Ｓｉ〇２?（未处理）（ｂ）ＰＰ／ＰＰ－ｇ－ＭＡＨ／ｎａｎｏ－Ｓｉ（）２?（ＫＨ－５６０?改性）??图５?ＰＰ／ｎａｎ〇－Ｓｉ
ＰＰ与腹１〇－说〇２粒子的相容性差，两相界面?和界面黏合力明显提高，ＰＰ／ＰＰ－ｇ－ＭＡＨ／ｍｍ〇－Ｓｉ（）２??之间黏合力较低，在冲击过程中纳米粒子易脱黏，导致?（ＫＨ－５６０改性）复合材料的冲击强度比纯ＰＰ显著增??复合材料的冲击强度比纯ＰＰ有所降低；当ｎａｎ〇－Ｓｉ０２?力Ｄ，由纯ＰＰ的２．?９５?ｋｊ／ｍ２增加到４．?１３?ｋｊ／ｍ２，增加了??粒子经偶联剂ＫＨ－５６０改性后，ＰＰ／ｎａｎ〇－Ｓｉ０２复合材?４０?％。??料中的ｍｍ〇－Ｓｉ０２粒子在熔融共混过程中得到充分的?由图７（ａ）可见，冲击断口较为平整，基本无变形，??分散，相容性好，分散程度提高，两相之间黏合力增加，?图７（ｂ）图中复合材料冲击断面表面凹凸不平，能看见??ＰＰ／ｍｍｏ－Ｓｉ〇２（ＫＨ－５６０改性）复合材料的冲击强度比?明显的“籾窝”，立体感强，微观上出现“银纹”，并且伴??有“银纹”扩展痕迹，断裂面有很多细小的“白色爪子”??４．５??－｜?（图中白点为ｎａｎ〇－Ｓ〇２粒子），具有“铆钉”作用，它们??，?ｎ?牢牢地抓紧基体，并且像网一样交错连接在一起［１７＿１８］，??３?？?ｒ?ｎ?根据破坏时的断面形态，表现为明显的韧性断裂。??Ｉ?２．?６?ＴＥＭ?分析??Ｉ?ｈ５?从图８（ａ）可以看出，ＰＰ／ｎａｎ〇－Ｓｉ０２复合材料添加??表面未改性ｎａｎ〇－Ｓｉ（）２粒子后，ｎａｎ〇－Ｓｉ（）２粒子在ＰＰ基??°?１?２?Ｔ?＾体中分布极不均匀，大多以团聚体形式存在，最大粒子??！－ＰＰ?２－ＰＰ／ｎａｎ．ＳｉＯ，?Ｓ＾Ｐ／ｎａｎ．ＳｉＯ，ＣＫＨ－５６０）?粒径达?５Ｋ）腿；添加增容剂?ＰＰ－ｇ－ＭＡＨ?和桂烧偶联剂??４—
【参考文献】：
期刊论文
[1]硅微粉/聚丙烯复合材料的性能研究[J]. 殷常乐,王继虎,温绍国,汪鹏主,张栋栋,杜中燕. 应用化工. 2015(11)
[2]纳米颗粒填充浓度和表面处理对纳米MgO/PP空间电荷行为的影响[J]. 操卫康,李喆,龚瑾,盛戈皞,江秀臣. 高电压技术. 2015(05)
[3]纳米SiO2对PP/LLDPE共混体系结构与性能的影响[J]. 林杨,曾明,唐秀兰,王国尧,顾花林,吴宇浩,葛翠,彭娅. 塑料工业. 2015(02)
[4]SEBS、纳米SiO2协同作用改性PP的研究[J]. 王莹,王扬丹,彭履瑶,余俊熹,熊云,彭娅. 化工新型材料. 2014(12)
[5]磷酸酯偶联剂（FX-1）对PP/POE/Talc复合材料性能的影响[J]. 李清江. 塑料. 2014(01)
[6]石墨改性PA46导热复合材料的性能[J]. 张雁楠,杨旖莎,李笃信,杨彩娟,游一兰. 塑料. 2014(01)
[7]表面接枝对纳米SiO2/PP复合材料性能的影响[J]. 周红军. 仲恺农业工程学院学报. 2010(04)
[8]SiO2-g-PMMA/PP纳米复合材料的制备及其性能研究[J]. 鲁萍. 塑料工业. 2010(08)
[9]硅烷偶联剂对EPDM/PP/SiO2共混物性能的影响[J]. 陈丁桂,叶晓云,陈庆华. 福建工程学院学报. 2009(04)
[10]PP/纳米SiO2粉体共混体系相容机理的研究[J]. 李清江,伍玉娇,陈兴江. 高分子材料科学与工程. 2007(03)
本文编号：2934825
【文章来源】：中国塑料. 2017年02期 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图３?ＰＰ／ｎａｎｏ￣Ｓｉ０２复合材料的ＰＬＭ球晶形貌照片（Ｘ?５００）??－
?１４０?１６０?１８０?２００??温度／Ｖ?温度／＂〇??（ａ）?（ｂ）??１—ＰＰ?２—ＰＰ／ｎａｎｏ￣Ｓｉ（）２?３—ＰＰ／ＰＰ?ｇ－ＭＡＨ／ｎａｎｏ－Ｓｉ（）２（ＫＨ－５６０）??Ｕ）降温结晶曲线（ｂ）升温熔融曲线??图４?ＰＰ／ｎａｎｏ￣Ｓｉ（）２复合材料的ＤＳＣ降温结晶和升温熔融曲线??Ｆｉｇ．?４?ＤＳＣ?ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｍｅｌｔｉｎｇ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ＰＰ／ｎａｎｏ－Ｓｉ〇２?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ??２．４?ＳＥＭ分析?差，如图５（３）所示；１１３：１〇－３丨０２粒子经桂焼偶联剂（｝＜１４？??从图５可以看出，未经硅烷偶联剂（ＫＨ－５６０）改性?５６０）改性后，再在ＰＰ／ｎａｎｏ－Ｓｉ０２复合材料中加人增容??时，ｎａｎｏ－Ｓｉ０２粒子表面与ＰＰ无亲和性，成为冲击破坏?剂（ＰＰ－ｇ－ＭＡＨ），ｎａｎｏ－Ｓｉ０２粒子表面与ＰＰ的亲和性??过程中最薄弱的环节，基体中有较大粒径的附聚颗粒，?进一步增强，见不到裸露的无机粒子填料，ｎａｎ〇－Ｓｉ０２粒??最大的约１?Ｍｍ，ｎａｎ〇－Ｓｉ０２粒子在基体中的分散也极不?子［图５（ｂ）中白点为ｎａｎ〇－Ｓｉ０２粒子］均勻分布于ＰＰ??均匀，与基体ＰＰ界面清晰，且有许多填料粒子裸露，同?基体中，基本没有团聚，且粒径分布均匀，团聚体较小，??时伴有ｎａｎ〇￣Ｓｉ（）２粒子脱黏现象，表明两相相容性较?在０？?０５？０．?２?ｐｃｍ以内，粒子周围的嵌人与基体ＰＰ具??■Ｗ＾ｋ??（ａ）?（ｂ）??（ａ）ＰＰ／ｎａｎｏ￣Ｓｉ〇２?（未处理）（ｂ）ＰＰ／ＰＰ－ｇ－ＭＡＨ／ｎａｎｏ－Ｓｉ（）２?（ＫＨ－５６０?改性）??图５?ＰＰ／ｎａｎ〇－Ｓｉ
ＰＰ与腹１〇－说〇２粒子的相容性差，两相界面?和界面黏合力明显提高，ＰＰ／ＰＰ－ｇ－ＭＡＨ／ｍｍ〇－Ｓｉ（）２??之间黏合力较低，在冲击过程中纳米粒子易脱黏，导致?（ＫＨ－５６０改性）复合材料的冲击强度比纯ＰＰ显著增??复合材料的冲击强度比纯ＰＰ有所降低；当ｎａｎ〇－Ｓｉ０２?力Ｄ，由纯ＰＰ的２．?９５?ｋｊ／ｍ２增加到４．?１３?ｋｊ／ｍ２，增加了??粒子经偶联剂ＫＨ－５６０改性后，ＰＰ／ｎａｎ〇－Ｓｉ０２复合材?４０?％。??料中的ｍｍ〇－Ｓｉ０２粒子在熔融共混过程中得到充分的?由图７（ａ）可见，冲击断口较为平整，基本无变形，??分散，相容性好，分散程度提高，两相之间黏合力增加，?图７（ｂ）图中复合材料冲击断面表面凹凸不平，能看见??ＰＰ／ｍｍｏ－Ｓｉ〇２（ＫＨ－５６０改性）复合材料的冲击强度比?明显的“籾窝”，立体感强，微观上出现“银纹”，并且伴??有“银纹”扩展痕迹，断裂面有很多细小的“白色爪子”??４．５??－｜?（图中白点为ｎａｎ〇－Ｓ〇２粒子），具有“铆钉”作用，它们??，?ｎ?牢牢地抓紧基体，并且像网一样交错连接在一起［１７＿１８］，??３?？?ｒ?ｎ?根据破坏时的断面形态，表现为明显的韧性断裂。??Ｉ?２．?６?ＴＥＭ?分析??Ｉ?ｈ５?从图８（ａ）可以看出，ＰＰ／ｎａｎ〇－Ｓｉ０２复合材料添加??表面未改性ｎａｎ〇－Ｓｉ（）２粒子后，ｎａｎ〇－Ｓｉ（）２粒子在ＰＰ基??°?１?２?Ｔ?＾体中分布极不均匀，大多以团聚体形式存在，最大粒子??！－ＰＰ?２－ＰＰ／ｎａｎ．ＳｉＯ，?Ｓ＾Ｐ／ｎａｎ．ＳｉＯ，ＣＫＨ－５６０）?粒径达?５Ｋ）腿；添加增容剂?ＰＰ－ｇ－ＭＡＨ?和桂烧偶联剂??４—
【参考文献】：
期刊论文
[1]硅微粉/聚丙烯复合材料的性能研究[J]. 殷常乐,王继虎,温绍国,汪鹏主,张栋栋,杜中燕. 应用化工. 2015(11)
[2]纳米颗粒填充浓度和表面处理对纳米MgO/PP空间电荷行为的影响[J]. 操卫康,李喆,龚瑾,盛戈皞,江秀臣. 高电压技术. 2015(05)
[3]纳米SiO2对PP/LLDPE共混体系结构与性能的影响[J]. 林杨,曾明,唐秀兰,王国尧,顾花林,吴宇浩,葛翠,彭娅. 塑料工业. 2015(02)
[4]SEBS、纳米SiO2协同作用改性PP的研究[J]. 王莹,王扬丹,彭履瑶,余俊熹,熊云,彭娅. 化工新型材料. 2014(12)
[5]磷酸酯偶联剂（FX-1）对PP/POE/Talc复合材料性能的影响[J]. 李清江. 塑料. 2014(01)
[6]石墨改性PA46导热复合材料的性能[J]. 张雁楠,杨旖莎,李笃信,杨彩娟,游一兰. 塑料. 2014(01)
[7]表面接枝对纳米SiO2/PP复合材料性能的影响[J]. 周红军. 仲恺农业工程学院学报. 2010(04)
[8]SiO2-g-PMMA/PP纳米复合材料的制备及其性能研究[J]. 鲁萍. 塑料工业. 2010(08)
[9]硅烷偶联剂对EPDM/PP/SiO2共混物性能的影响[J]. 陈丁桂,叶晓云,陈庆华. 福建工程学院学报. 2009(04)
[10]PP/纳米SiO2粉体共混体系相容机理的研究[J]. 李清江,伍玉娇,陈兴江. 高分子材料科学与工程. 2007(03)
本文编号：2934825
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