PP、PVC蒙脱土纳米复合材料的制备、结构和性能研究(1)

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1、上海交通犬学博士学位论文摘要本论文以两种通用塑料聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)为基材利用直接熔融插层和母料法插层两种方法制备聚氯乙烯／蒙脱土(MMT)纳米复合材料和聚丙烯／蒙脱土纳米复合材料，利用拉力试验及抗冲试验等力学测试研究了不同种类和不同加量有机改性蒙脱土对纳米复合材料的抗拉强度与抗冲强度等力学性能的影响，并通过X射线衍射(Ⅺm)、透射电镜(TEM)、高级流变扩展系统(触也S)等对两种纳米复合材料的微观结构与形态、动态力学性能和流变性能等进行了表征和分析。针对PP／MMT复合体系，采用双螺杆挤出机的反应技术并通过两种工艺制备聚丙烯／蒙脱土纳米复合材料，一种是

2、直接熔融插层，即将聚丙烯、改性剂与有机改性蒙脱土在双螺杆挤出机中直接进行熔融共混；另一种是母料法，即将改性剂与有机改性蒙脱土在双螺杆挤出机中进行熔融共混制备成母料，再用双螺杆挤出机将母料与PP进行熔融共混。通过增容荆的使用和工艺方法的改进，使得聚合物PP对蒙脱土的插层效果获得明显提高，制成了分散均匀的聚丙烯／蒙脱土有机无机纳米复合材料。有机改性蒙脱土的加入使聚丙烯／蒙脱土复合材料的抗冲强度大幅度提高，在四种自制的有机蒙脱土中，TJ4的增韧效果最好：母料法所制得的复合材料比直接熔融共混制得的复合材料力学性能更好：流变特性研究的结果表明：聚丙烯／蒙脱土复合材料熔体的储能模

3、量和损耗模量随蒙脱土含量的增加而增大。稳态测试结果表明，在较低的剪切速率下，蒙脱土的加入使聚丙烯／蒙脱土复合材料的剪切粘度大幅度上升，但在较高的剪切速率下，由于蒙脱土片层的取向作用反而使复合材料的粘度下降，这说明蒙脱土的加入不仅能使聚丙烯／蒙脱土复合材料的强度上升，而且可以改善了聚丙烯的成型加工性。针对PVC／MMT复合体系，选用不同种类的有机改性蒙脱土和聚氯乙烯分别通过直接塑炼法和母料熔融法制备PVC／MMT纳米复合材料，详细研究了有机蒙脱土种类及加量、插层树脂类型及加量、稳定剂类型和不同加工工艺对PVC／MMT纳米复合材料结构与性能的影响。研究结果表明：有机蒙脱土

4、的插层有利于改善材料的力学性能；当使用铅盐复合稳定剂时，PVC／MMT纳米复合材料的耐热性最好；所使用的四种不同有机改性蒙脱土(TJl、TJ2、TJ3、TJ4)中，TJ2和TJ4制备所得的PVC／MMT纳米复合材料综合性能较理想，当T／IX的加量为lphr(相对于PVC的量)时抗冲强度最大，其相比纯的PVC提高了95．42％，而拉伸强度只下降了1．9696，当TJ4加量为lphr时，抗冲强度提高98．33％，拉伸强度降低10．11％，同时发现采用直接塑炼法时蒙脱土的加入不利于提高PVC纳米复合材料的耐热降解性能。母料法制备PVC／MMT纳米复合材料时，蒙脱土的上海交避

5、大学博士学诬逢文翱塞凳lphr辩，选瑗攘藩褥瓣VAC(vAe：PVC=I：10)搿餐静PVC／VACfFJ2纳米复合材料增韧效聚很好，相对于PVC／VAC共濑体系抗冲强度提高达到55．56％，捡传强震下降l，72％，霪辩遴蓬母褥法潮缮懿PVC／VAC／TJ2缡寒复合糖料相对于宣接塑炼法制得的PVC／TJ2材料耐热降解性能大大撮商，刚果红测试时阉提蹇67％。浚变测试缝聚袭爨：窍瓿浚毪蒙麟±铡套戆PVC／MMT缡米复合耩料相对于纯PVC的储能模量(G’)和耗能模量(G”)都有所升高。关键词：蒙脱土，聚氯乙烯，聚两烯，熔敝插层，窟按塑炼法，母料法，纳涨复合赫拳喜辩上海交通大

6、学博士学位论文ABSTRACTTwokindsofnanocompositespoly(propylene)(PP)／montmorillonite(MMT)andpoly(vinylchloride)(PVC)／MMTwereprep捌bydirectmeltintercalationmethodandmasterbatchprocessintercalationmethodbasedongeneralplasticPPandPVC．TheeffectsofdifferentkindsandvariouscontentsoforganophilicmodifiedM

7、MTonmechanicalproperties，includingtensilestrengthandimpactstrength，ofnanocompositeswerestudied．Themicrostructureandmorphology,dynamicmechanicalpropertiesandrheologicalpropertiesoftwokindsofnanocompositeswerecharacterizedandanalyzedbyXRD、TEM、ARESeta1．ForthePP／MMTcomplexsystem，PP