硫酸钙晶须的制备及其改性聚丙烯性能的研究
发布时间:2021-06-29 05:50
在不同反应条件下制备了不同长径比的硫酸钙晶须(CSW),利用硅烷偶联剂KH550(相对于CSW质量的2%)在110℃下对CSW进行干法改性.以硫酸钙晶须作为增强改性剂制备了PP/CSW复合材料.力学性能与差示扫描量热分析(DSC)结果表明:不同长径比的CSW对PP的力学性能和结晶性能均有提高;采用平均长径比为29的CSW添加剂,当添加的质量分数为20%时,复合材料的拉伸强度、弯曲模量分别比纯PP的提高了11%、104%;结晶温度比纯PP的提高了12℃;几种CSW对复合材料的热稳定性和耐热性都有改善,且随着CSW质量分数的增加,材料的热稳定性和耐热性提高越显著.
【文章来源】:华南师范大学学报(自然科学版). 2020,52(02)北大核心
【文章页数】:7 页
【部分图文】:
无水CSW的XRD谱
由0 mol/L-CSW、0.5 mol/L-CSW、1.0 mol/L-CSW、1.5 mol/L-CSW、2.0 mol/L-CSW的扫描电镜图(图2A~E)和长径比数据(表1)可知,添加低浓度CTAB时,CSW的长度较短,平均长度不超过10μm,长径比较小.当CTAB浓度达到1.0 mol/L时,CSW的长径比逐渐增大.在CTAB浓度为1.5 mol/L时,晶须的平均长径比最大,达到29左右,并且图2D显示CSW尺寸均匀,平均直径为1.5μm.当添加更高浓度的CTAB时,出现部分细短的晶须,整体尺寸分布不均匀,晶须的长径比也有所下降.说明CTAB作为模板剂,对CSW的长径比具有很显著的调控作用.图2F是HebeiCSW的电镜图,其平均直径较大(约为2.5μm),平均长径比约为24.2.3 复合材料力学性能分析
对复合材料的热重分析曲线(图5A)计算一次微分得到图5B,曲线的峰值对应样品最大分解速率的温度Tr-max.各个样品的分解50%温度T50%以及Tr-max如表4所示.无水CSW到800℃还未出现分解(图5A).样品6~9的数据显示,随着CSW质量分数的增加,对PP的热稳定性有显著的提高,复合材料的热稳定性也逐渐提升,复合材料PP/20%-m-1.5 mol/L-CSW的T50%和Tr-max分别升高至302.4、303.9℃,比纯PP的T50%和Tr-max分别升高了48.0、40.6℃.由于晶须在PP中形成纤维网,能有效地阻碍聚合物分子在热状态下的运动[19].相比之下,PP/20%-1.5 mol/L-CSW的T50%和Tr-max均较低(分别为297.3、295.8℃),这可能与活化有关,与活化的CSW相比,未活化的CSW与基体的相容性差,CSW与基体间有较多空隙,增大了复合材料与氧气的接触面积,导致复合材料稳定性的降低.4~6号样品的数据显示,3种自制的CSW对复合材料的热稳定性都有提高,但长径比相对较小的m-2.0 mol/L-CSW的提高作用小,可能是其直径较大,与PP基体相容性不够好,且在相同质量分数条件下,晶须数量不如m-1.5 mol/L-CSW的多.m-0.5 mol/L-CSW的促进效果比m-2.0 mol/L-CSW的更好,也是相同的原因.
【参考文献】:
期刊论文
[1]无规共聚聚丙烯β结晶改性的研究[J]. 张建军,王凯,张慧芳. 塑料助剂. 2019(01)
[2]无机填料改性聚丙烯的力学性能研究[J]. 毛佩林. 江西建材. 2018(11)
[3]纳米TiO2填充聚丙烯复合材料中β-成核及结晶行为研究[J]. 王春广,吴志恩,李敏华,聂伟利. 塑料科技. 2018(07)
[4]PET纤维对β-成核聚丙烯结晶行为与力学性能的影响[J]. 王春广,胡娟,骆秋荣,林永森. 塑料科技. 2018(06)
[5]硫酸钙晶须/PVC硬质复合材料性能的研究[J]. 王寿元. 聚氯乙烯. 2017(11)
[6]己二酸/无水硫酸钙晶须改性PP的等温结晶动力学[J]. 聂思,支景鹏,秦军,吕晴,陈梦瑜. 工程塑料应用. 2017(10)
[7]高熔体强度聚丙烯的制备及其性能[J]. 郭亚光,李彦涛,杨丽庭,张惠,唐梓健,李煦田. 华南师范大学学报(自然科学版). 2017(04)
[8]PP/ABS相容性及其碳酸钙高填充材料力学性能研究[J]. 童绪文,李彦涛,杨丽庭. 华南师范大学学报(自然科学版). 2014(06)
[9]硫酸钙晶须改性氟橡胶复合材料的热稳定性[J]. 李辉,褚国红,施强,耿兵,张书香. 复合材料学报. 2011(04)
[10]聚丙烯/ZnO复合材料的力学性能及热性能[J]. 张陆旻,戴干策. 华东理工大学学报(自然科学版). 2010(01)
本文编号:3255863
【文章来源】:华南师范大学学报(自然科学版). 2020,52(02)北大核心
【文章页数】:7 页
【部分图文】:
无水CSW的XRD谱
由0 mol/L-CSW、0.5 mol/L-CSW、1.0 mol/L-CSW、1.5 mol/L-CSW、2.0 mol/L-CSW的扫描电镜图(图2A~E)和长径比数据(表1)可知,添加低浓度CTAB时,CSW的长度较短,平均长度不超过10μm,长径比较小.当CTAB浓度达到1.0 mol/L时,CSW的长径比逐渐增大.在CTAB浓度为1.5 mol/L时,晶须的平均长径比最大,达到29左右,并且图2D显示CSW尺寸均匀,平均直径为1.5μm.当添加更高浓度的CTAB时,出现部分细短的晶须,整体尺寸分布不均匀,晶须的长径比也有所下降.说明CTAB作为模板剂,对CSW的长径比具有很显著的调控作用.图2F是HebeiCSW的电镜图,其平均直径较大(约为2.5μm),平均长径比约为24.2.3 复合材料力学性能分析
对复合材料的热重分析曲线(图5A)计算一次微分得到图5B,曲线的峰值对应样品最大分解速率的温度Tr-max.各个样品的分解50%温度T50%以及Tr-max如表4所示.无水CSW到800℃还未出现分解(图5A).样品6~9的数据显示,随着CSW质量分数的增加,对PP的热稳定性有显著的提高,复合材料的热稳定性也逐渐提升,复合材料PP/20%-m-1.5 mol/L-CSW的T50%和Tr-max分别升高至302.4、303.9℃,比纯PP的T50%和Tr-max分别升高了48.0、40.6℃.由于晶须在PP中形成纤维网,能有效地阻碍聚合物分子在热状态下的运动[19].相比之下,PP/20%-1.5 mol/L-CSW的T50%和Tr-max均较低(分别为297.3、295.8℃),这可能与活化有关,与活化的CSW相比,未活化的CSW与基体的相容性差,CSW与基体间有较多空隙,增大了复合材料与氧气的接触面积,导致复合材料稳定性的降低.4~6号样品的数据显示,3种自制的CSW对复合材料的热稳定性都有提高,但长径比相对较小的m-2.0 mol/L-CSW的提高作用小,可能是其直径较大,与PP基体相容性不够好,且在相同质量分数条件下,晶须数量不如m-1.5 mol/L-CSW的多.m-0.5 mol/L-CSW的促进效果比m-2.0 mol/L-CSW的更好,也是相同的原因.
【参考文献】:
期刊论文
[1]无规共聚聚丙烯β结晶改性的研究[J]. 张建军,王凯,张慧芳. 塑料助剂. 2019(01)
[2]无机填料改性聚丙烯的力学性能研究[J]. 毛佩林. 江西建材. 2018(11)
[3]纳米TiO2填充聚丙烯复合材料中β-成核及结晶行为研究[J]. 王春广,吴志恩,李敏华,聂伟利. 塑料科技. 2018(07)
[4]PET纤维对β-成核聚丙烯结晶行为与力学性能的影响[J]. 王春广,胡娟,骆秋荣,林永森. 塑料科技. 2018(06)
[5]硫酸钙晶须/PVC硬质复合材料性能的研究[J]. 王寿元. 聚氯乙烯. 2017(11)
[6]己二酸/无水硫酸钙晶须改性PP的等温结晶动力学[J]. 聂思,支景鹏,秦军,吕晴,陈梦瑜. 工程塑料应用. 2017(10)
[7]高熔体强度聚丙烯的制备及其性能[J]. 郭亚光,李彦涛,杨丽庭,张惠,唐梓健,李煦田. 华南师范大学学报(自然科学版). 2017(04)
[8]PP/ABS相容性及其碳酸钙高填充材料力学性能研究[J]. 童绪文,李彦涛,杨丽庭. 华南师范大学学报(自然科学版). 2014(06)
[9]硫酸钙晶须改性氟橡胶复合材料的热稳定性[J]. 李辉,褚国红,施强,耿兵,张书香. 复合材料学报. 2011(04)
[10]聚丙烯/ZnO复合材料的力学性能及热性能[J]. 张陆旻,戴干策. 华东理工大学学报(自然科学版). 2010(01)
本文编号:3255863
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