动态固化聚丙烯酚醛树脂共混物结构与性能的研究

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1、上海交通大学博士学位论文动态固化聚丙烯／酚醛树脂共混物结构与性能的研究摘要通过改性方法研究开发高性能聚丙烯(PP)材料是进一步扩展PP这一通用塑料用途的主要手段，制作增强、增韧和抗静电或导电PP的共混物是研究较多的领域。本论文将动态硫化技术应用于热塑性树脂／热固性树脂体系即聚丙烯(PP)／酚醛树脂(Novolac)和弹性体增韧的PP／Novolac共混体系中，对共混体系中Novolac进行动态固化。由于PP和Novolac之间的不相容，合适的增容剂和弹性体被选择，制备了性能优良的动态固化共混物，并系统地研究了这些动态固

2、化共混物的制备、结构与性能。选择PP或PP／Novolac共混物作为基体，填充导电CB，系统研究了PP／CB和PPfNovolac／CB复合体系的电性能、形态结构和流变行为。主要研究了CB在PP／Novolac共混基体中的分布，共混物组成、动态固化、相容剂和混料方式对复合体系形态结构和性能的影响。首先研究了Novolac与PP的体系熔融共混时，Novolac所发生的动态固化可行性。由于Novolac和PP不相容，选择马来酸酐接枝的聚丙烯(MAH-g-PP)作为增容剂。研究动态固化、增容剂用量、酚醛树脂用量和固化剂的用量

3、对PP／Novolac共混体系力学性能的影响。系统的研究了PP／Novolac共混体系的力学性能、结晶性能、流变性能、热性能和动态力学性能。研究结果表明，与PP／Novolac、PP／MAH-g．PP／Novolac和动态固化的PP／Novolac共混物力学性能相比，动态固化的PP／MAH-g-PP／Novolac共混物的综合力学性能最好。动态固化的酚醛树脂能提高PP／Novolac共混物的模量和硬度。增容与动态固化共同作用能进一步地提高共混物的力学性能。随酚醛树脂用量的增加，动态固化的PP／MAH．g．PP／Novo

4、lac共混物的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量随之提高，但断裂伸长率降低。增容剂MAH-g-PP的最佳用量为10wt％，固化剂HMTA最佳用量为10份(每100份Novolac)时得到的共混物的综合力学性能最好。红外光谱分析和抽提实验表明酚醛树脂的羟基和MAH．g．PP的羰基间可能有氢键作用，而在动态固化的体系中，增容剂参与了酚醛树脂的固化反应，增容剂MAH-g．PP能与固化剂HMTA反应，形成接枝共聚物。扫描电镜分析表明动态固化能阻止酚醛树脂在基体PP中的团聚，降低分散相尺寸。动态固化和增容剂的共同作用能进一步细化分散相

5、的尺寸。热失重结果表明酚醛树脂能提高PP的热稳定性能，酚醛树脂动态固化能进一步提高PP的热稳定性，而动态固化的PP／MAH．g．PP／Novolac共混物具有最好热稳定性和最高的残炭量。而且动态固化的酚醛树脂的含量越高，材料的残炭量越高，热稳定性也越好。流变性能分析表上海交通大学博士学位论文明，PP和所有的PP／Novolac共混物都表现为假塑性流交行为。在酚醛树脂用量相同的情况下，动态固化的PP／Novolac共混物的粘度明显大于未固化的共混物的粘度。动态固化的PP／MAH-g-PP／Novolac共混物具有最高的粘

6、度，储能模量和损耗模量。并且随酚醛树脂用量的增加，动态固化PP／MAH-g-PP／Novolac共混物的粘度逐渐增大。DMTA分析表明，动态固化可明显提高PP／Novolac共混物储能模量(F)，但由于交联密度较大，导致无法测量到动态固化共混物中酚醛树脂的五。利用示差扫描量热方法，研究了共混物中PP等温和非等温结晶过程以及结晶动力学。结果表明，PP的结晶受到结晶温度、酚醛树脂颗粒尺寸、交联和相容剂的影响。未固化和固化的酚醛颗粒都可作为PP的成核剂，促进PP的结晶，成核效果与酚醛颗粒的大小有关，酚醛颗粒越小，成核效果越显

7、著。动态固化PP／MAH-g-PP／Novolac共混物中酚醛颗粒成核效果最为显著。能用Avrami方程对PP和不同体系的PP／Novolac共混物的等温结晶动力学进行描述，根据Hoffman的结晶理论，酚醛树脂的加入能降低PP的折叠链表面自由能(以)，酚醛树脂的固化和增容剂的加入能进一步降低o'e值。在研究动态固化PP／MAH-g-PP／Novolac共混物的非等温结晶动力学时，发现Ozawa方程不适合这个体系，而利用Ozawa和Avrami组合方程能很好的描述。并利用Kissinger和Takhor方程计算共混物非

8、等温结晶过程活化能(血)，发现纯PP的雠明显大于动态固化共混物的，而且随着酚醛树脂用量的增加，共混物的雠有上升趋势。偏光显微观察显示，PP／Novolac共混物中PP的晶粒尺寸明显小于纯PP的晶粒尺寸。X射线衍射实验表明，酚醛树脂、增容剂和动态固化能影响PP的结晶结构。纯PP和动态固化PP／MAH．g．PP／Novolac共混物是