原位成纤增强热塑性弹性体POE的结构与性能研究
本文关键词：原位成纤增强热塑性弹性体POE的结构与性能研究
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【摘要】：本文采用微纳层叠共挤设备成功制备了聚对苯二甲酸1.3丙二醇酯(PTT)/乙烯-辛烯共聚物(POE)原位成纤复合材料。考察了分散相含量、热拉伸比、相容剂含量以及基体熔融指数对原位成纤复合材料的微纤形态、力学、流变等性能的影响,研究了微纤形态与材料性能的影响规律。具体内容如下:(1)PTT/POE原位成纤复合材料中分散相PTT“原位”形成了微纤,微纤数目随PTT含量增加而增加,二次加工后微纤被成功保存。微纤可以有效地提高材料的性能:当PTT含量为10%时,原位成纤复合片材和模压试样的拉伸强度均最大。动态流变分析表明在同一角频率(ω)下,随PTT含量的增加,原位成纤复合材料的复数粘度(η*)、储能模量(G′)和损耗模量(G″)逐渐提高,损耗因子(tanδ)降低。复合材料的邵氏硬度随PTT含量的增加而增大。(2)随热拉伸比的提高,微纤形态由椭球形、棒状转变为微纤,微纤长度增加,平均直径减小,热拉伸比为16时,较多微纤由于拉伸作用过大发生断裂,微纤平均直径反而有所提高,直径分布范围变宽。热拉伸比为13时的拉伸强度和邵氏硬度最大。动态流变分析表明在同一ω下,随热拉伸比的提高,原位成纤复合材料的η*、G′和G″均提高,tanδ逐渐降低,但当热拉伸比为16时,微纤和基体在过大的拉伸作用下遭到了破坏,材料的η*、G′和G″有较大降低。(3)随相容剂POE-g-GMA含量的增加,两相界面逐渐模糊,微纤长度和平均直径逐渐减小,直径分布范围变窄,微纤尺寸更加均匀。加入相容剂后材料的拉伸强度和邵氏硬度有了一定提高,相容剂含量为5%时,片材的拉伸强度最大,相容剂含量为3%时,材料的邵氏硬度最大。动态流变分析表明同一ω下,随着相容剂含量的提高,原位成纤复合材料的η*、G′和G″逐渐提高,但相容剂含量为7%时复合材料的η*、G′和G″发生了下降。(4)考察了不同熔融指数的基体(POE牌号分别为8842和8200)对原位成纤复合材料微纤形态和性能的影响:POE(牌号8200)熔融指数较高,共混物液滴更易变形,其体系中存在较多的细小微纤,且微纤的平均直径随PTT含量增加而增大。PTT含量为10%(低熔指8842体系)和15%(高熔指8200体系)时,原位成纤片材的拉伸强度(沿挤出方向)较纯POE分别提高了72.3%和16.9%。动态流变分析表明PTT含量分别为20%(低熔指8842体系)和15%(高熔指8200体系)原位成纤复合材料的η*、G′和G″最大,此时微纤互相缠结形成了“物理网络”,同样在该含量下两个体系的邵氏硬度最大。
【关键词】：原位成纤 微纤形态 力学性能 动态流变 硬度
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ334.2;TB332
【目录】：
- 摘要7-9
- Abstract9-11
- 第一章 绪论11-26
- 1.1 研究背景11-13
- 1.1.1 热塑性弹性体POE11
- 1.1.2 POE的性能11-12
- 1.1.3 POE的应用以及缺点12-13
- 1.2 POE增强方法13-17
- 1.2.1 交联13-15
- 1.2.2 填充增强15-17
- 1.3 原位成纤简介17-19
- 1.3.1 原位成纤复合材料成纤机理17-18
- 1.3.2 原位成纤复合材料增强机理18
- 1.3.3 原位成纤复合材料制备方法18-19
- 1.3.4 微纳层叠共挤技术19
- 1.4 原位成纤影响因素19-24
- 1.4.1 复合材料自身因素20-22
- 1.4.2 加工工艺参数22-24
- 1.5 本课题的研究思路及内容24-25
- 1.5.1 研究思路24
- 1.5.2 研究内容24-25
- 1.6 本论文的创新点25-26
- 第二章 实验部分26-30
- 2.1 实验原料26
- 2.2 主要实验仪器26-27
- 2.3 样品制备27-28
- 2.3.1 原料预处理27
- 2.3.2 普通共混模压试样制备27-28
- 2.3.3 原位成纤复合片材制备28
- 2.3.4 原位成纤模压试样制备28
- 2.4 测试表征28-30
- 2.4.1 形貌表征28-29
- 2.4.2 静态力学测试29
- 2.4.3 动态流变性能测试29
- 2.4.4 邵氏硬度测试29-30
- 第三章 分散相含量对复合材料形态与性能的影响30-43
- 3.1 分散相对复合材料微纤形态的影响30-35
- 3.1.1 分散相含量对复合片材微纤形态的影响30-32
- 3.1.2 分散相含量对复合片材微纤尺寸的影响32-34
- 3.1.3 分散相含量对复合材料模压试样形态的影响34-35
- 3.2 分散相含量对复合材料力学性能的影响35-38
- 3.2.1 分散相含量对复合材料拉伸强度的影响35-36
- 3.2.2 分散相含量对复合材料定伸应力的影响36-38
- 3.3 分散相含量对复合材料动态流变性能的影响38-41
- 3.3.1 动态测试线性粘弹区的确定38
- 3.3.2 分散相含量对复合材料的复数粘度的影响38-39
- 3.3.3 分散相含量对复合材料模量的影响39-40
- 3.3.4 分散相含量对复合材料损耗因子的影响40-41
- 3.4 分散相含量对复合材料邵氏硬度的影响41-42
- 3.5 本章小结42-43
- 第四章 热拉伸比对复合材料微纤形态与性能的影响43-53
- 4.1 热拉伸比对复合材料微纤形态的影响43-47
- 4.1.1 热拉伸比对复合片材微纤形态的影响43-44
- 4.1.2 热拉伸比对PTT微纤直径和尺寸分布的影响44-47
- 4.2 热拉伸比对复合片材力学性能的影响47-49
- 4.2.1 热拉伸比对复合片料拉伸强度的影响47-48
- 4.2.2 热拉伸比对复合片材定伸应力的影响48-49
- 4.3 热拉伸比对复合材料动态流变性能的影响49-52
- 4.3.1 热拉伸比对复合材料复数粘度的影响49-50
- 4.3.2 热拉伸比对复合材料模量的影响50-51
- 4.3.3 热拉伸比对复合材料损耗因子的影响51-52
- 4.4 热拉伸比对复合材料邵氏硬度的影响52
- 4.5 本章小结52-53
- 第五章 相容剂含量对复合材料形态与性能的影响53-63
- 5.1 相容剂含量对复合材料微纤形态的影响53-57
- 5.1.1 相容剂含量对复合材料微纤形态的影响53-55
- 5.1.2 相容剂含量对复合片材微纤尺寸的影响55-57
- 5.2 相容剂含量对复合材料力学性能的影响57-59
- 5.2.1 相容剂含量对复合片材拉伸性能的影响57-58
- 5.2.2 相容剂含量对复合片材定伸应力的影响58-59
- 5.3 相容剂含量对复合材料流变性能的影响59-61
- 5.3.1 相容剂含量对复合材料的复数粘度的影响59-60
- 5.3.2 相容剂含量对复合材料的动态模量的影响60
- 5.3.3 相容剂含量对复合材料的损耗因子的研究60-61
- 5.4 相容剂含量对复合材料邵氏硬度的影响61-62
- 5.5 本章小结62-63
- 第六章 不同熔融指数的POE对复合材料微纤形态与性能的影响63-74
- 6.1 不同熔融指数的POE对复合材料微纤形态的影响63-67
- 6.1.1 不同熔融指数的POE对复合片材形态的影响63-65
- 6.1.2 不同熔融指数的POE对复合片材微纤尺寸的影响65-67
- 6.2 不同熔融指数的POE对复合材料力学性能的影响67-69
- 6.2.1 不同熔融指数的POE对复合片材拉伸强度的影响67-68
- 6.2.2 不同熔融指数的POE对复合片材定伸应力的影响68-69
- 6.3 不同熔融指数的POE对复合材料动态流变性能的影响69-71
- 6.3.1 不同熔融指数的POE对复合材料的复数粘度的影响69-70
- 6.3.2 不同熔融指数的POE对复合材料模量的影响70-71
- 6.3.3 不同熔融指数的POE对复合材料损耗因子的影响71
- 6.4 不同熔融指数的POE对复合材料硬度的影响71-72
- 6.5 本章小结72-74
- 第七章 结论74-76
- 参考文献76-80
- 致谢80-81
- 附录81-82
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