再生PVDF/蒙脱土纳米复合材料制备与性能

发布时间：2020-12-30 16:30

　　通过新型非对称双螺杆挤出机制备再生聚偏氟乙烯(PVDF)/蒙脱土(MMT)纳米复合材料,采用傅里叶变换红外光谱仪、差示扫描量热仪、热重分析仪、扫描电子显微镜(SEM)、转矩流变仪和万能电子试验机等对材料进行表征测试,研究MMT含量对复合材料结构和性能的影响。结果表明,MMT对复合材料的结晶行为有一定的影响,添加MMT后复合材料的熔融温度、结晶温度和结晶度都有提高,添加1% MMT复合材料的熔融温度和结晶温度分别比未加MMT的再生PVDF提高1℃和0.94℃;再生PVDF/MMT复合材料的降解温度随着MMT含量增加而降低,失重50%的温度反而随MMT含量增加而升高;SEM发现,MMT以100～200 nm的片状分散在PVDF基体中,随着MMT含量增加,出现MMT团聚、脱落现象;在实验范围内,随着MMT含量的增加,复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度随之提高,添加5% MMT复合材料的拉伸强度比未添加MMT的提高33.5%,缺口冲击强度提高29.7%;转矩流变实验发现,适量的MMT增加了复合材料加工时的剪切作用,降低了熔体塑化平衡扭矩。 

【文章来源】：工程塑料应用. 2020年05期 北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

不同MMT含量的再生PVDF/MMT复合材料的FTIR谱图

图2是不同MMT含量的再生PVDF/MMT复合材料DSC曲线,相应测试数据见表1。由图2和表1可见,添加MMT的复合材料试样的熔融温度和结晶温度有所提高,过冷度降低,结晶度增大。添加1% MMT复合材料的熔融温度和结晶温度分别比未加MMT的PVDF回收料提高了1℃和0.94℃。说明MMT起到异相成核剂的作用,提高了复合材料的结晶速率并缩短结晶时间。但由于MMT与PVDF间的相互作用,一方面在PVDF基体的异相成核效应形成较多的晶核,加快结晶速度,另一方面MMT阻碍PVDF分子链段运动,限制晶体进一步的生长,导致复合材料整体结晶度不高。表1 不同MMT含量的再生PVDF/MMT复合材料的DSC数据 MMT含量/% Tm/℃ ΔHm/(J·g-1) Tc/℃ ΔHc/(J·g-1) Xc/% ΔT/℃ 0 165.10 21.85 133.87 27.65 26.46 31.23 1 166.10 22.14 134.81 27.70 27.33 31.29 3 165.24 22.84 134.80 27.11 27.30 30.44 5 165.35 22.13 134.49 27.27 28.06 30.86注:Tm为熔融峰温度,Tc为结晶峰温度,ΔHm为熔融焓,ΔHc为结晶焓,Xc为结晶度,ΔT为过冷度(ΔT=Tm–Tc)。

图5是不同MMT含量的再生PVDF/MMT复合材料的转矩流变仪实验结果。由图5a可见,未添加MMT的再生PVDF料的加料峰扭矩比添加MMT的高,随后材料熔融塑化,扭矩迅速降低,1 min后再生PVDF料的扭矩比添加1% MMT的扭矩降低0.6 N·m;材料完全塑化,扭矩平衡时再生PVDF料的扭矩比添加1% MMT的高0.3 N·m。这是因为含MMT的复合材料中加有2%液体石蜡润滑剂,润滑性提高,故加料段扭矩较低;当材料完全塑化后,分散在PVDF基体中的MMT增加了材料间的剪切作用,提高摩擦热,降低了PVDF分子链间的内聚力,促进分子链的解缠,使得体系的黏度降低,塑化扭矩从而降低。从图5b温度与时间的变化关系曲线看出,加料段材料熔融吸收大量热量,故材料的温度均先快速降低,然后随材料的熔化和剪切作用,料温逐渐回升至平衡温度。4.5 min后材料完全塑化,扭矩达到平衡时,因剪切作用不同,未添加MMT的再生PVDF料温低于添加MMT的温度。


本文编号：2947949