改性纳米碳酸钙对PP的增韧研究
发布时间：2021-11-17 07:47
聚丙烯（PP）,是五大通用塑料之一。它密度小,成本低,透明性及综合性能好,被广泛应用于日常生活、工业、交通等各个领域。但是,其低温韧性较差的缺点也限制了它在一些领域的应用。所以,对PP原料的改性是一直以来都广泛研究的课题。在实际生产中,常将PP与其他聚合物共混或添加无机填料对其增强增韧。纳米碳酸钙作为一种来源广泛的填料,不仅价格低廉且填充效果良好,是在聚合物改性中应用较多的无机填料。本文对纳米碳酸钙进行物理或化学改性,并通过熔融共混的加工方法将其填充至树脂基体中从而对PP进行增韧改性。我们通过实验讨论了纳米碳酸钙改性前后性质和状态的改变,以及它们在树脂基体中发挥的作用。并对复合体系的微观结构,热性能,力学性能等进行了研究。主要研究内容如下:一、在PP/PA6体系中加入纳米碳酸钙粉末,发挥纳米粒子的“乳化”作用从而细化第二相。探究了填充量对力学性能的影响,发现填充量为10%时体系达到较好的综合性能。之后,用10%含量的离子液体（IL）对纳米CaCO3进行表面改性以解决纳米填料的团聚问题,改性填料与PP共混得到结构更加均一的树脂体系。通过透射电镜（TEM）,说明了改性...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚丙烯结构式Fig1.1Structuralformulasofdifferentpolypropylene
吉林大学硕士学位论文4运用POE/SEBS协同增韧聚丙烯，发现SEBS与PP形成了热塑性互穿网络（TIPN），POE作为SEBS与PP间的增溶剂，制得的三元复合材料比单一弹性体增韧效果要好。聚丙烯/弹性体复合体系发展至今，离不开较为成熟的理论支撑，自1956年橡胶增韧理论诞生以来，基于微观机理模型（如图1.2）的研究[23]，弹性体增韧理论也应运而生并迅速发展，其中较为著名的有剪切屈服理论机制、多重银纹理论、空穴化理论和逾渗理论等。图1.2弹性体增韧微观机理模型Fig1.2Micromechanismmodelofelastomertoughening二、无机粒子增韧无机粒子填充聚合物基体已经有较成熟的研究与发展，并且早已得到广泛应用，因为它不仅可以起到增强增韧聚合物的作用，还能大大降低生产成本。用于增强增韧PP的无机粒子有很多，如碳酸钙，高岭土，硅炭黑，玻璃微珠等[24-26]。这些无机填充粒子拥有着不同的结构，粒径以及物理化学性质，填充到PP基体中起到的增韧作用及机理也有所差别。无机粒子增韧聚合物体系发展至今，相对应的增韧机理也逐渐被完善，如今被广泛接受和应用的机理如结晶诱导效应，剪切屈服及银纹机制，空洞化效应等可以更好地解释填充体系在发生应力应变时的结构及性能变化[27]。由于单一的无机粒子对聚合物的增韧效果有限，近年来人们把增韧效果较好的弹性体及纤维材料与无机粒子复合，制备成具有多元增韧体系的复合材料。无机粒子大多为硬质粒子，硬质粒子增韧的理论模型主要有两种，一种是应力集中模型，另一种是空洞化模型。在分析单个粒子周围应力变化时我
目录5们可以用到应力集中模型如图1.3，在基体受力时，硬质粒子会与其周围的基体发生力的相互作用，有利于屈服的发生而吸收能量达到增韧的目的。空穴化模型如图1.4所示，当硬质粒子与周围基体粘接性较弱时，在基体发生大规模屈服之前，粒子会产生脱粘现象。此时，在粒子的两极会产生空穴，在空穴赤道两极的应力约为基体中的三倍，导致局部先屈服而发生脆韧转变，结果材料的韧性提高。图1.3单个粒子应力集中模型Fig1.3Stressconcentrationmodelofasingleparticle图1.4空洞化模型Fig1.4Cavitationmodel三、纤维增韧
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米改性连续纤维增强热塑性树脂复合材料及其力学性能研究进展[J]. 孙正,刘力源,刘德博,曾威,黄诚,李元庆,付绍云. 复合材料学报. 2019(04)
[2]超高分子量聚丙烯的制备[J]. 王帆,刘小燕,赵文康,朱博超,张平生. 化工进展. 2018(09)
[3]低密度聚丙烯材料在商用车轻量化应用开发[J]. 代玉堂,杨汐. 汽车实用技术. 2018(12)
[4]高分子表面金属化技术[J]. 姚卫国,鲁姗姗,窦艳丽,管东波,王晓伟. 化工进展. 2018(05)
[5]CuBr2-吡啶离子液体催化甲醇液相一步氧化生成甲缩醛[J]. 赵凌峰,翟刚,邓志勇,张华,王公应. 精细化工. 2018(09)
[6]离子液体的性质和应用研究[J]. 刘铭,杨柳,苏桂田,田鹏,张洪波. 山东化工. 2018(07)
[7]超细高分散碳酸钙的原位制备及性能[J]. 马晓坤,盛野,周兵,王子忱. 高等学校化学学报. 2018(03)
[8]“核壳结构”粒子对PA6/SEBS-g-MA/PPO共混物的增韧作用[J]. 吴亦建,戴连奇,申屠宝卿. 高校化学工程学报. 2017(06)
[9]复合粒子对聚丙烯增韧改性的研究进展[J]. 严海彪,洪艳,吕奇,张月航. 高分子材料科学与工程. 2017(10)
[10]硫酸钙晶须/TMB-5 复合成核剂改性聚丙烯的结晶和熔融行为研究[J]. 何彬,张跃飞,周培章,任晓琼,何娟. 中国塑料. 2017(04)
硕士论文
[1]纳米碳酸钙的表面改性以及中空米粒状碳酸锶与中空纤维状碳酸钡的制备[D]. 周威.华南理工大学 2018
[2]表面调控纳米碳酸钙晶型构建机制及其在电石渣回收过程中的应用[D]. 林宏毅.福州大学 2016
[3]HA-CaCO3/PP的流变性能和结晶动力学研究[D]. 张怡.华南理工大学 2016
[4]PC/PP共混物及其纳米碳酸钙复合材料的研究[D]. 李彬.武汉理工大学 2015
[5]降冰片烯苄酰胺酸盐成核剂的合成及其在聚丙烯中成核性能研究[D]. 刘玉华.华东理工大学 2013
[6]聚丙烯增强、增韧改性研究[D]. 毕冬冬.大连理工大学 2012
本文编号：3500473
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚丙烯结构式Fig1.1Structuralformulasofdifferentpolypropylene
吉林大学硕士学位论文4运用POE/SEBS协同增韧聚丙烯，发现SEBS与PP形成了热塑性互穿网络（TIPN），POE作为SEBS与PP间的增溶剂，制得的三元复合材料比单一弹性体增韧效果要好。聚丙烯/弹性体复合体系发展至今，离不开较为成熟的理论支撑，自1956年橡胶增韧理论诞生以来，基于微观机理模型（如图1.2）的研究[23]，弹性体增韧理论也应运而生并迅速发展，其中较为著名的有剪切屈服理论机制、多重银纹理论、空穴化理论和逾渗理论等。图1.2弹性体增韧微观机理模型Fig1.2Micromechanismmodelofelastomertoughening二、无机粒子增韧无机粒子填充聚合物基体已经有较成熟的研究与发展，并且早已得到广泛应用，因为它不仅可以起到增强增韧聚合物的作用，还能大大降低生产成本。用于增强增韧PP的无机粒子有很多，如碳酸钙，高岭土，硅炭黑，玻璃微珠等[24-26]。这些无机填充粒子拥有着不同的结构，粒径以及物理化学性质，填充到PP基体中起到的增韧作用及机理也有所差别。无机粒子增韧聚合物体系发展至今，相对应的增韧机理也逐渐被完善，如今被广泛接受和应用的机理如结晶诱导效应，剪切屈服及银纹机制，空洞化效应等可以更好地解释填充体系在发生应力应变时的结构及性能变化[27]。由于单一的无机粒子对聚合物的增韧效果有限，近年来人们把增韧效果较好的弹性体及纤维材料与无机粒子复合，制备成具有多元增韧体系的复合材料。无机粒子大多为硬质粒子，硬质粒子增韧的理论模型主要有两种，一种是应力集中模型，另一种是空洞化模型。在分析单个粒子周围应力变化时我
目录5们可以用到应力集中模型如图1.3，在基体受力时，硬质粒子会与其周围的基体发生力的相互作用，有利于屈服的发生而吸收能量达到增韧的目的。空穴化模型如图1.4所示，当硬质粒子与周围基体粘接性较弱时，在基体发生大规模屈服之前，粒子会产生脱粘现象。此时，在粒子的两极会产生空穴，在空穴赤道两极的应力约为基体中的三倍，导致局部先屈服而发生脆韧转变，结果材料的韧性提高。图1.3单个粒子应力集中模型Fig1.3Stressconcentrationmodelofasingleparticle图1.4空洞化模型Fig1.4Cavitationmodel三、纤维增韧
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米改性连续纤维增强热塑性树脂复合材料及其力学性能研究进展[J]. 孙正,刘力源,刘德博,曾威,黄诚,李元庆,付绍云. 复合材料学报. 2019(04)
[2]超高分子量聚丙烯的制备[J]. 王帆,刘小燕,赵文康,朱博超,张平生. 化工进展. 2018(09)
[3]低密度聚丙烯材料在商用车轻量化应用开发[J]. 代玉堂,杨汐. 汽车实用技术. 2018(12)
[4]高分子表面金属化技术[J]. 姚卫国,鲁姗姗,窦艳丽,管东波,王晓伟. 化工进展. 2018(05)
[5]CuBr2-吡啶离子液体催化甲醇液相一步氧化生成甲缩醛[J]. 赵凌峰,翟刚,邓志勇,张华,王公应. 精细化工. 2018(09)
[6]离子液体的性质和应用研究[J]. 刘铭,杨柳,苏桂田,田鹏,张洪波. 山东化工. 2018(07)
[7]超细高分散碳酸钙的原位制备及性能[J]. 马晓坤,盛野,周兵,王子忱. 高等学校化学学报. 2018(03)
[8]“核壳结构”粒子对PA6/SEBS-g-MA/PPO共混物的增韧作用[J]. 吴亦建,戴连奇,申屠宝卿. 高校化学工程学报. 2017(06)
[9]复合粒子对聚丙烯增韧改性的研究进展[J]. 严海彪,洪艳,吕奇,张月航. 高分子材料科学与工程. 2017(10)
[10]硫酸钙晶须/TMB-5 复合成核剂改性聚丙烯的结晶和熔融行为研究[J]. 何彬,张跃飞,周培章,任晓琼,何娟. 中国塑料. 2017(04)
硕士论文
[1]纳米碳酸钙的表面改性以及中空米粒状碳酸锶与中空纤维状碳酸钡的制备[D]. 周威.华南理工大学 2018
[2]表面调控纳米碳酸钙晶型构建机制及其在电石渣回收过程中的应用[D]. 林宏毅.福州大学 2016
[3]HA-CaCO3/PP的流变性能和结晶动力学研究[D]. 张怡.华南理工大学 2016
[4]PC/PP共混物及其纳米碳酸钙复合材料的研究[D]. 李彬.武汉理工大学 2015
[5]降冰片烯苄酰胺酸盐成核剂的合成及其在聚丙烯中成核性能研究[D]. 刘玉华.华东理工大学 2013
[6]聚丙烯增强、增韧改性研究[D]. 毕冬冬.大连理工大学 2012
本文编号：3500473
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