纳米Sb 2 O 3 /BEO-PBT复合材料制备的研究
发布时间：2021-07-08 00:00
无机纳米粒子与聚合物的结合已被用于聚合物材料的功能化与性能化,并取得了巨大的成功。聚合物/无机纳米复合材料具有优异的力学性能、电学性能、阻隔性能、阻燃性能和其他性能,因此受到复合材料领域广泛关注。为了获得性能优异的聚合物/无机纳米复合材料可以充分的将聚合物的韧性、易加工性和绝缘性与纳米粒子的刚性、特殊功能性、热稳定性和尺寸稳定性完美的结合在一起,从而复合材料应用与众多领域。无机颗粒增强聚合物的工艺参数如制备方法、加工方式、颗粒的尺寸与分布、颗粒和聚合物的类型等都会影响聚合物/无机复合材料的物理化学性能。相比于复合材料传统制备工艺中,低温球磨是一种新型材料制备工艺。本文选取PBT为基体,以溴化环氧树脂（BEO）为阻燃添加剂,以纳米Sb2O3为无机填料,采用低温球磨和常温球磨两种不同球磨工艺制备了纳米Sb2O3/PBT复合粉体;并利用傅立叶红外光谱、扫描电镜、X射线衍射、激光粒度分析仪和透射电镜等方法系统地研究了不同球磨工艺下,单一聚合物（PBT）、聚合物与无机粒子混合粉末（Sb2...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
《中国制造2025》中提出的十大重点研究领域机械球磨应用于聚合物基复合材料以来，制备了许多新型的复合材料在多个设备及高技术船舶机床和机器人
硕士学位论文5成细小的颗粒；在球磨的中期，脆性粉末逐渐嵌入层片状的韧性颗粒的表面。并且，在此过程中片状的韧性粉末受机械力的作用发生冷焊现象而形成具有多层堆叠结构的复合颗粒。在球磨的后期，多层堆叠结构的复合颗粒经受破裂-冷焊循环往复过程，而此循环过程中使脆性粉末逐渐在韧性粉末中得到分散。并且，球磨分散时间越长，脆性粉末在韧性粉末中的分散均匀且稳定，并且微观结构越精细。而机械球磨脆性粉末时尺寸极具减小连续破裂，而破裂机制分为三种如图1.2（c）所示,第一种为颗粒的磨损，从大颗粒表面分裂出小颗粒；第二种为颗粒的破裂，大颗粒破裂为尺寸相近的中等颗粒；第三种为颗粒的破碎，中等颗粒破碎出更小的颗粒。机械球磨脆性粉末时这三种破裂机制几乎同时进行，在球磨后期脆性颗粒的细化达到一定极限后，颗粒尺寸无明显变化。图1.2机械球磨的机理图[24]在机械球磨中，粉体的细化受断裂和冷焊两个过程的控制，这两个过程最终达到动态平衡，粉末颗粒的尺寸就不再发生显著的变化。因此，机械球磨中，如何控制粉末的冷焊和断裂过程，从而获得颗粒尺寸较小且稳定的超细粉末，成为机械球磨技术的重要方面。目前比较成功的方法有两种，一种是采用添加所谓的过程控制剂（PCA）。在机械球磨过程中，若不向粉末基体中加入过程控制剂，则以冷焊为主，颗粒团聚。通常过程控制剂作为润滑剂或者表面活性剂，吸附在粉末颗粒表面，并限制了冷焊。机械球磨中使用的典型PCA是硬脂酸，其浓度为总粉体的1-5wt%。第二种是通过降低机械球磨过程的温度，即低温球磨。由于添加过程控制剂无法避免会对粉体造成污染，因而在要求严格控制污染的场合，加入过程控制剂很难满足高技术领域的应用要求。由于低温球磨制备的复合材料(c)(a)(b)
纳米Sb2O3/BEO-PBT复合材料制备的研究8图1.3低温球磨机结构示意图[39]1.4.2低温球磨的应用低温球磨聚合物无需添加过程控制剂，无需考虑材料的组成成分（相容或不相容），并且球磨过程伴随着多种力化学效应，这些效应的有效利用可以改善聚合物的加工性质，提高聚合物材料的机械性能，制备新型聚合物及其复合材料，因此低温球磨聚合物在诸多方面具有广阔的应用前景。低温球磨聚合物材料的应用涉及很多领域。其一为废弃聚合物的回收利用。低温球磨是一种环保、低成本的废弃聚合物回收的新工艺。研究者们利用低温球磨的机械力化学效应开发了一种新型废弃聚合物回收利用技术，是一种环境友好、成本低廉的新工艺将促进资源的有效利用和减少环境污染。利用低温球磨开发聚合物废弃物循环利用的新技术是这一领域颇具经济和环保优势的途径。CavalieriF.[40]等利用低温球磨工艺处理废弃塑料制备复合材料，并取得一定成果；其二为制备超细微粉体；制备聚合物材料超细微粉末的最简便、有效地方法之一是低温球磨，也是低温球磨实际应用的一个重要研究方向；其三是制备聚合物合金；利用不同性质的聚合物，实现多种聚合物的性能互补，制备出性能优异的聚合物合金时低温球磨的实际应用之一；其四是制备聚合物/无机纳米复合材料。无机纳米粒子与聚合物的结合已被用于聚合物材料的功能化与性能化，并取得了巨大的成功。利用低温球磨技术开发性能优异的聚合物/无机纳米复合材料，是当前研究的重要方向之一[41,42]。1.5本课题研究内容1.5.1研究目的与意义聚合物/无机纳米复合材料具有非凡的结构和功能特性，目前受世界范围的广泛关注。许多已经发表的研究表明，颗粒增强聚合物的工艺参数如制备方法、加（a）（b）
本文编号：3270626
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
《中国制造2025》中提出的十大重点研究领域机械球磨应用于聚合物基复合材料以来，制备了许多新型的复合材料在多个设备及高技术船舶机床和机器人
硕士学位论文5成细小的颗粒；在球磨的中期，脆性粉末逐渐嵌入层片状的韧性颗粒的表面。并且，在此过程中片状的韧性粉末受机械力的作用发生冷焊现象而形成具有多层堆叠结构的复合颗粒。在球磨的后期，多层堆叠结构的复合颗粒经受破裂-冷焊循环往复过程，而此循环过程中使脆性粉末逐渐在韧性粉末中得到分散。并且，球磨分散时间越长，脆性粉末在韧性粉末中的分散均匀且稳定，并且微观结构越精细。而机械球磨脆性粉末时尺寸极具减小连续破裂，而破裂机制分为三种如图1.2（c）所示,第一种为颗粒的磨损，从大颗粒表面分裂出小颗粒；第二种为颗粒的破裂，大颗粒破裂为尺寸相近的中等颗粒；第三种为颗粒的破碎，中等颗粒破碎出更小的颗粒。机械球磨脆性粉末时这三种破裂机制几乎同时进行，在球磨后期脆性颗粒的细化达到一定极限后，颗粒尺寸无明显变化。图1.2机械球磨的机理图[24]在机械球磨中，粉体的细化受断裂和冷焊两个过程的控制，这两个过程最终达到动态平衡，粉末颗粒的尺寸就不再发生显著的变化。因此，机械球磨中，如何控制粉末的冷焊和断裂过程，从而获得颗粒尺寸较小且稳定的超细粉末，成为机械球磨技术的重要方面。目前比较成功的方法有两种，一种是采用添加所谓的过程控制剂（PCA）。在机械球磨过程中，若不向粉末基体中加入过程控制剂，则以冷焊为主，颗粒团聚。通常过程控制剂作为润滑剂或者表面活性剂，吸附在粉末颗粒表面，并限制了冷焊。机械球磨中使用的典型PCA是硬脂酸，其浓度为总粉体的1-5wt%。第二种是通过降低机械球磨过程的温度，即低温球磨。由于添加过程控制剂无法避免会对粉体造成污染，因而在要求严格控制污染的场合，加入过程控制剂很难满足高技术领域的应用要求。由于低温球磨制备的复合材料(c)(a)(b)
纳米Sb2O3/BEO-PBT复合材料制备的研究8图1.3低温球磨机结构示意图[39]1.4.2低温球磨的应用低温球磨聚合物无需添加过程控制剂，无需考虑材料的组成成分（相容或不相容），并且球磨过程伴随着多种力化学效应，这些效应的有效利用可以改善聚合物的加工性质，提高聚合物材料的机械性能，制备新型聚合物及其复合材料，因此低温球磨聚合物在诸多方面具有广阔的应用前景。低温球磨聚合物材料的应用涉及很多领域。其一为废弃聚合物的回收利用。低温球磨是一种环保、低成本的废弃聚合物回收的新工艺。研究者们利用低温球磨的机械力化学效应开发了一种新型废弃聚合物回收利用技术，是一种环境友好、成本低廉的新工艺将促进资源的有效利用和减少环境污染。利用低温球磨开发聚合物废弃物循环利用的新技术是这一领域颇具经济和环保优势的途径。CavalieriF.[40]等利用低温球磨工艺处理废弃塑料制备复合材料，并取得一定成果；其二为制备超细微粉体；制备聚合物材料超细微粉末的最简便、有效地方法之一是低温球磨，也是低温球磨实际应用的一个重要研究方向；其三是制备聚合物合金；利用不同性质的聚合物，实现多种聚合物的性能互补，制备出性能优异的聚合物合金时低温球磨的实际应用之一；其四是制备聚合物/无机纳米复合材料。无机纳米粒子与聚合物的结合已被用于聚合物材料的功能化与性能化，并取得了巨大的成功。利用低温球磨技术开发性能优异的聚合物/无机纳米复合材料，是当前研究的重要方向之一[41,42]。1.5本课题研究内容1.5.1研究目的与意义聚合物/无机纳米复合材料具有非凡的结构和功能特性，目前受世界范围的广泛关注。许多已经发表的研究表明，颗粒增强聚合物的工艺参数如制备方法、加（a）（b）
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