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时间:2018-12-14
《聚苯乙烯纳米caco3复合材料的改性及结构与性能研究》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、中山大学博士学位论文聚苯乙烯/纳米CaC03复合材料的改性及结构与性能研究摘要先将st和MAH反应一定时问后再加入纳米CaC03的混合方式有利于包覆率、稳定包覆率及包覆聚合物的热稳定性提高。FTIR谱图显示纳米CaC03的Ca2+与包覆层的MAH形成化学键或与MAH的C=O基团间存在离子.偶极相互作用。BuA单体聚合包覆纳米CaC03的包覆率和稳定包覆率高于BuA与st共聚包覆纳米CaC03。链转移剂的加入造成BuA包覆纳米CaC03的包覆率下降,但稳定包覆率有所提高。链转移剂用量的增加有助于稳定包覆率进一步提高。包覆率为41.8%
2、的st与MAH共聚包覆纳米CaC03的粒径从50~70nm增加到100nm,包覆前纳米CaC03粒子外观平整、光滑,呈立方体状,棱角清晰,包覆后的纳米表面较粗糙,外观更为接近球形。包覆纳米CaC03的表面性质取决于反应单体,与水的表面接触角与包覆层中MAH含量有关。虽然包覆率较高及包覆层MAH含量较大的包覆纳米CaC03与水的表面接触角较小,但是St和MAH共聚包覆并不改变纳米粒子的疏水性质。2、少量纳米CaC03对PS起到了增强及增韧双重效果,并增塑基体。PS/纳米CaC03复合材料的储能模量较Ps增加,并随纳米粒子含量增加而提高
3、。1份纳米CaC03使复合材料熔体G’与G”的交点向高频方向移动,高频处熔体动态模量增加,复合材料的熔体粘度及L低于纯PS。同时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、断裂伸长率、无缺口冲击强度和冲击缺口敏感性均较纯PS有不同程度的提高。随着纳米CaC03含量由3份增加到7份,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量及断裂伸长率逐渐下降,熔体的储能模量和损耗模量提高,G’与G”的交点向低频方向移动,交点对应的模量值提高。较高纳米CaC03含量的复合材料的熔体流变性能较纯PS及1份纳米CaC03含量的复合材料发生变化,低频下熔体复数粘度明显提高
4、,但复合材料熔体剪切变稀倾向较纯PS更为明显。纳米CaC03含量为1份和3份的复合材料的熔体流动速率较纯PS的提高。3、纳米CaC03粒子表面的包覆聚合物于纳米粒子与PS基体之间形成界面层,有助于改进两相问相容性,包覆纳米CaCO,与基体的相互作用使复合材料的储能模量及损耗模量增大,熔体复数粘度提高。不同包覆纳米CaC03填充PS复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度较PS/纳米CaC03复合材料有了不同程度提高,断裂伸长率则稍下降,材料缺口敏感性进一步提高。复合材料的弯曲强度及模量变化不大。BuA聚合形成的柔性包覆层有助于复合材料的拉伸
5、强度及冲击强度的提高。完全由BuA聚合包覆纳米CaC03填充的PS复合材料的无缺口冲击强度达到12.94kJ/m2,较PS/纳米CaC03复合材料提高20%。4、热塑弹性体SBS、SIS及其MAH接枝物使复合材料的韧性大幅度提高。与纯PS相比,PS/SBS共混材料的动态储能模量明显提高。PS/SBS/纳米CaC03复合材料低温处的损耗模量峰较明显,并向高温方向移动,相应于PS和PB链段运动的损耗模量峰温相互靠近,表明纳米CaC03粒子II中山大学博士学位论文聚苯乙烯,纳米CaC03复合材料的改性及结构与性能研究摘要倾向于分散在材料相
6、界面并对PS与SBS有一定的增容作用。随SBS含量增加,复合材料的缺口冲击强度及无缺口冲击强度均增加,材料在达到挠度3.2mm时不发生弯曲断裂。SBS.2.22MAH改性复合材料的缺口冲击强度、拉伸强度及弯曲强度较SBS改性复合材料的提高,材料的缺口敏感性大大降低。纳米粒子表面的聚丙烯酸丁酯(PBA)韧性包覆层有利于提高SBS改性PS/纳米CaC03复合材料的缺口冲击强度。纳米粒子在PS/SIS基体中没有起到明显增容作用,认为纳米CaC03倾向于分散在SIS和SIS—MAH分散相内形成以SIS为表面包覆层的分散结构,而在PS/SBS
7、/纳米CaC03复合材料中纳米粒子主要分散在SBS与PS界面。SIS有助于提高PS/纳米CaC03复合材料的韧性。适当配比的SIS与纳米CaC03产生协同增韧效应,含有1份纳米CaC03和2份SIS的复合材料的无缺口冲击强度可由PS/SIS的7.91kJ/m2提高到9.83kJ/m2,但其缺口敏感性增大。SIS.MAH能够增强SIS与纳米CaC03之间的相互作用,对PS/纳米CaC03复合材料的增韧效果比SIS更好,PS/SIS.3.08MAH/纳米CaC03(质量比100/6/5)复合材料的无缺口冲击强度由SIS改性复合材料的7.
8、69kJ/m2增加到11.69kJ/m2。SIS的加入使得分子链问的物理缠结作用增强,有助于PS维卡软化点提高。5、控制链转移剂SH.TGA的用量,通过本体聚合制备得到不同分子量的PBACOOH和PSCOOH。以PBACOOH为分散剂
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