聚丙烯/纳米二氧化硅复合材料的制备与性能研究
发布时间：2021-03-18 11:57
将硅烷偶联剂KH-560接枝到纳米SiO2表面,用偶氮二异丁腈（AIBN）引发单体甲基丙烯酸甲酯（MMA）发生自由基聚合包覆纳米SiO2,通过计算接枝率确定纳米SiO2改性的最佳工艺条件,并对其进行红外表征.改性后的纳米SiO2作为填料,通过双辊开炼制备聚丙烯基纳米复合材料,研究了填料添加量对复合材料的力学性能和结晶性能的影响.实验结果表明,纳米SiO2改性的最佳工艺条件为:引发剂用量为2%,反应物质量比（单体MMA:纳米SiO2）为2:1,改性时间为5 h;当聚丙烯与填料的质量比为100:3时,复合材料的拉伸强度达到最大值34.19 MPa,缺口冲击强度达到最大值2 kJ·m-2,与纯聚丙烯相比,拉伸强度和缺口冲击强度分别提高了25.7%和19.8%。
【文章来源】：南开大学学报(自然科学版). 2016,49(06)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
纳米SiO,粉末的红外光谱图
？?４?？?南开大学学报（自然科学版）?第４９卷??图４为偶联剂ＫＨ－５６０的红外光谱，２?９４３．２２、２?８４１．４５?ｃｎｒ１分别为甲基和亚甲基的伸缩振动峰．??图５为纳米Ｓｉ０２／ＫＨ－５６０的红外光谱，２?９２１．６６、２?８００?ｃｍ?１附近分别为甲基和亚甲基的伸缩振动??峰，１?１５１．４７和１?０８５．６８?ｃｍ１为Ｓｉ－Ｓｉ键的反对称伸缩振动，这表明偶联剂ＫＨ－５６０成功接枝到纳米??Ｓｉ０２表面．??表２正交试验方案及结果的直观分析??Ｔａｂｌｅ?２?Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ｓｃｈｅｍｅ?ａｎｄ?ｉｎｔｕｉｔｉｖｅ?ａｎａｌｙｓｉｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｒｅｓｕｌｔｓ??因素??实验号?接枝率／％??Ａ（ＡＩＢＮ／ＭＭＡ）／°／〇?Ｂ［ＭＭＡ／（纳米?ＳｉＯ２／ＫＨ－５６０）］?Ｃ（改性时间）／ｈ??１０）?１（１：１）?１（３）?７．０３０?２??２?１?２（２：１）?２?⑷?７．２６１?４??３?１?３（３：１）?３（５）?７．２１３?１??４?２（２）?１?２?７．３３３?３??５?２?２?３?７．９６２?３??６?２?３?１?７．２８４?５??７?３（３）?１?３?６．９０６?３??８?３?２?１?６．７４２?０??９?３?３?２?６．８４０?０??Ｋ，?２１．５０４?７?２１．２６９?８?２１．０５６?７??Ｋｚ?２２．５８０?６?２１．９６５?７?２１．４３４?７??Ｋ，?２０．４８８?３?２１．３３７?６?２２．０８１?７??ｋ?７．１６８?２?７．０８９?９?７．０
第６期?刘立华等：聚丙烯／纳米二氧化硅复合材料的制备与性能研究?？?５?？??２．４填料添加量对复合材料力学性能的影响??２．４．１对复合材料拉伸强度的影响：由图７可看出，复合材料的拉伸强度随填料添加量的增加先增大后减??小．这是由于纳米Ｓｉ０２为刚性粒子，本身就具有一定强度，故添加到ＰＰ基体中对复合材料起到了增强作??用．当：?ｗ＊＊＝１００：３时，复合材料的拉伸强度最大值３４．１９?ＭＰａ，与纯聚丙烯相比提高了?２５．７％．这说??明纳米ＳＡ改性后，自身的表面能明显下降，其受自身表面能影响产生团聚的可能性减小，因此在复合材??料中分散得更均匀，能更大幅度地提高复合材料的拉伸强度．因此较适宜的聚丙烯与填料的用量为ｗ：??７７２？料＝１００：?３．??１〇〇?ｆＴＴ?Ｔｌ?８〇?１－未改性的纳米ｓｇ｝?＇?，?ｉ??。９５?＼／?Ｉ?ｓ７０！－＇?－，?、丨??乏?Ｊ?＼?２－改性后的纳米ｓｉａ?ｉ??Ｓ９０?＼?Ｖｌ?＇?ｌ１??ｉ８５?Ｓ／／?ｙ?ｊ??８０?Ｖ??３０－??ＩＩ?Ｉ?ｌ＼?ＩＩ！?ＩＩ?ｌｌ＾ｉ?：?，?．、?．??????３?５００?２?５００?１?５００?５００??一＾一—「ｉｏｏ?一一?ｌＴｏＯ－?＇?５００?ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ／ｃｍ－１??ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ／ｃｍ?１?图６纳米Ｓｉ〇２粉体改性則后的红外光谱图??图?５?纳米?ＳｉＯ２／ＫＨ－５６０?粉末的红外光谱图?Ｆｉｇ．６?Ｔｈｅ?ｉｎｆｒａｒｅｄ?ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｍ?ｏｆ?ｎａｎｏ－Ｓｉ０２?ｐｏｗｄｅｒ??Ｆｉｇ．５?Ｎａｎｏ－Ｓｉ０２?／ＫＨ－５６０?ｐｏｗｄ
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚丙烯/PP-g-MA/MMT复合材料的制备与性能研究[J]. 彭履瑶,王扬丹,王莹,余俊熹,赵紫东,彭娅. 塑料工业. 2014(01)
[2]纳米SiO2增强增韧聚丙烯复合材料的制备[J]. 陈留群,李春林,李华北,金江彬. 中国塑料. 2013(04)
[3]纳米二氧化硅改性聚丙烯复合材料研究进展[J]. 何小芳,周会鸽,刘源,戴亚辉,曹新鑫. 中国塑料. 2012(09)
[4]纳米二氧化硅/凹土复合材料的制备以及吸附性能[J]. 张国庆,尹振燕,王丽,赵彦军,李秀娟,姚超. 现代化工. 2012(01)
[5]二氧化硅纤维/聚丙烯结晶性能及力学性能的研究[J]. 张鹏飞,温世鹏,张立群,徐日炜,刘力. 塑料工业. 2011(07)
[6]固相剪切碾磨法制备共聚聚丙烯/纳米二氧化硅复合材料的界面性能[J]. 黄兴,陈英红,王琪. 塑料. 2009(05)
[7]γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性SiO2的制备研究[J]. 李贵安,叶录元,朱庭良,邓仲勋,焦飞,张亚娟. 陕西师范大学学报(自然科学版). 2009(04)
[8]聚丙烯/改性纳米二氧化硅复合材料的制备与性能[J]. 王娜,邵亚薇,张静,李洪伟. 石油化工. 2008(06)
[9]纳米二氧化硅的制备、改性和在塑料中的应用[J]. 李建新,王磊,孙洪巍. 安阳工学院学报. 2008(02)
本文编号：3088277
【文章来源】：南开大学学报(自然科学版). 2016,49(06)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
纳米SiO,粉末的红外光谱图
？?４?？?南开大学学报（自然科学版）?第４９卷??图４为偶联剂ＫＨ－５６０的红外光谱，２?９４３．２２、２?８４１．４５?ｃｎｒ１分别为甲基和亚甲基的伸缩振动峰．??图５为纳米Ｓｉ０２／ＫＨ－５６０的红外光谱，２?９２１．６６、２?８００?ｃｍ?１附近分别为甲基和亚甲基的伸缩振动??峰，１?１５１．４７和１?０８５．６８?ｃｍ１为Ｓｉ－Ｓｉ键的反对称伸缩振动，这表明偶联剂ＫＨ－５６０成功接枝到纳米??Ｓｉ０２表面．??表２正交试验方案及结果的直观分析??Ｔａｂｌｅ?２?Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ｓｃｈｅｍｅ?ａｎｄ?ｉｎｔｕｉｔｉｖｅ?ａｎａｌｙｓｉｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｒｅｓｕｌｔｓ??因素??实验号?接枝率／％??Ａ（ＡＩＢＮ／ＭＭＡ）／°／〇?Ｂ［ＭＭＡ／（纳米?ＳｉＯ２／ＫＨ－５６０）］?Ｃ（改性时间）／ｈ??１０）?１（１：１）?１（３）?７．０３０?２??２?１?２（２：１）?２?⑷?７．２６１?４??３?１?３（３：１）?３（５）?７．２１３?１??４?２（２）?１?２?７．３３３?３??５?２?２?３?７．９６２?３??６?２?３?１?７．２８４?５??７?３（３）?１?３?６．９０６?３??８?３?２?１?６．７４２?０??９?３?３?２?６．８４０?０??Ｋ，?２１．５０４?７?２１．２６９?８?２１．０５６?７??Ｋｚ?２２．５８０?６?２１．９６５?７?２１．４３４?７??Ｋ，?２０．４８８?３?２１．３３７?６?２２．０８１?７??ｋ?７．１６８?２?７．０８９?９?７．０
第６期?刘立华等：聚丙烯／纳米二氧化硅复合材料的制备与性能研究?？?５?？??２．４填料添加量对复合材料力学性能的影响??２．４．１对复合材料拉伸强度的影响：由图７可看出，复合材料的拉伸强度随填料添加量的增加先增大后减??小．这是由于纳米Ｓｉ０２为刚性粒子，本身就具有一定强度，故添加到ＰＰ基体中对复合材料起到了增强作??用．当：?ｗ＊＊＝１００：３时，复合材料的拉伸强度最大值３４．１９?ＭＰａ，与纯聚丙烯相比提高了?２５．７％．这说??明纳米ＳＡ改性后，自身的表面能明显下降，其受自身表面能影响产生团聚的可能性减小，因此在复合材??料中分散得更均匀，能更大幅度地提高复合材料的拉伸强度．因此较适宜的聚丙烯与填料的用量为ｗ：??７７２？料＝１００：?３．??１〇〇?ｆＴＴ?Ｔｌ?８〇?１－未改性的纳米ｓｇ｝?＇?，?ｉ??。９５?＼／?Ｉ?ｓ７０！－＇?－，?、丨??乏?Ｊ?＼?２－改性后的纳米ｓｉａ?ｉ??Ｓ９０?＼?Ｖｌ?＇?ｌ１??ｉ８５?Ｓ／／?ｙ?ｊ??８０?Ｖ??３０－??ＩＩ?Ｉ?ｌ＼?ＩＩ！?ＩＩ?ｌｌ＾ｉ?：?，?．、?．??????３?５００?２?５００?１?５００?５００??一＾一—「ｉｏｏ?一一?ｌＴｏＯ－?＇?５００?ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ／ｃｍ－１??ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ／ｃｍ?１?图６纳米Ｓｉ〇２粉体改性則后的红外光谱图??图?５?纳米?ＳｉＯ２／ＫＨ－５６０?粉末的红外光谱图?Ｆｉｇ．６?Ｔｈｅ?ｉｎｆｒａｒｅｄ?ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｍ?ｏｆ?ｎａｎｏ－Ｓｉ０２?ｐｏｗｄｅｒ??Ｆｉｇ．５?Ｎａｎｏ－Ｓｉ０２?／ＫＨ－５６０?ｐｏｗｄ
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚丙烯/PP-g-MA/MMT复合材料的制备与性能研究[J]. 彭履瑶,王扬丹,王莹,余俊熹,赵紫东,彭娅. 塑料工业. 2014(01)
[2]纳米SiO2增强增韧聚丙烯复合材料的制备[J]. 陈留群,李春林,李华北,金江彬. 中国塑料. 2013(04)
[3]纳米二氧化硅改性聚丙烯复合材料研究进展[J]. 何小芳,周会鸽,刘源,戴亚辉,曹新鑫. 中国塑料. 2012(09)
[4]纳米二氧化硅/凹土复合材料的制备以及吸附性能[J]. 张国庆,尹振燕,王丽,赵彦军,李秀娟,姚超. 现代化工. 2012(01)
[5]二氧化硅纤维/聚丙烯结晶性能及力学性能的研究[J]. 张鹏飞,温世鹏,张立群,徐日炜,刘力. 塑料工业. 2011(07)
[6]固相剪切碾磨法制备共聚聚丙烯/纳米二氧化硅复合材料的界面性能[J]. 黄兴,陈英红,王琪. 塑料. 2009(05)
[7]γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性SiO2的制备研究[J]. 李贵安,叶录元,朱庭良,邓仲勋,焦飞,张亚娟. 陕西师范大学学报(自然科学版). 2009(04)
[8]聚丙烯/改性纳米二氧化硅复合材料的制备与性能[J]. 王娜,邵亚薇,张静,李洪伟. 石油化工. 2008(06)
[9]纳米二氧化硅的制备、改性和在塑料中的应用[J]. 李建新,王磊,孙洪巍. 安阳工学院学报. 2008(02)
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