聚乙烯蒙脱土纳米复合材料的制备与性能研究

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1、哈尔滨理工大学工学硕士学位论文聚乙烯／蒙脱土纳米复合材料的制备与性能研究摘要本文以有机改性剂处理过的蒙脱土(MMT)、高密度聚乙烯(HDPE)为原料，以马来酸酐接枝聚乙烯(PEMA)作为相容剂，采用熔体插层法制得了聚乙烯／蒙脱土(PE／MMT)纳米复合材料。通过xRD、TEM对蒙脱土在聚乙烯基体中的分散行为及复合材料的微观结构进行表征，分析并讨论了蒙脱土在基体中的分散效果及其影响因素，并且对PE／MMT纳米复合材料的力学性能、热学性能、气液阻隔性能以及结晶性能进行了研究。考察蒙脱土的分散情况以及相容剂用量对纳米复合材料的增强效果的影响，结

2、果表明，有机蒙脱土对聚乙烯基体具有增强作用。当有机蒙脱土含量在3wt％左右时，复合材料的拉伸强度达到最大值34．79MPa，比纯PE提高了约13．5％。但断裂伸长率有一定程度的下降。随着PEMA含量增加，复合材料拉伸强度先提高后下降。对复合材料热稳定性进行测试，TGA实验结果表明，复合材料的热分解最迅速时的温度(孺。)比纯PE提高了约5℃，同时分解速率变慢。说明蒙脱土的引入使得PE／MMT纳米复合材料的热稳定性提高了。对材料的气液阻隔性能进行测试，比较纯PE和PE／MMT体系的气体透过量以及气体透过系数发现，加入少量有机蒙脱土，PE／MM

3、T体系的氧气透过量比纯PE体系下降了约15％，气体透过系数也减小了15％。材料对有机溶剂的相对吸附量也有明显下降。采用DSC对材料的等温结晶以及非等温结晶行为进行了研究。通过计算Avrami指数表明，复合材料的成核机理相对于纯PE而言发生了变化，蒙脱土片层在结晶过程中起到了明显的异相成核作用。同样结晶条件下，复合材料的结晶速率也明显提高。比较表观结晶活化能发现，复合材料的表观结晶活化能比纯PE要高。关键词纳米复合材料；聚乙烯：蒙脱土；熔体插层法堕堡篓些三查兰三兰堡圭兰堡兰三AbstractUsingmaleicanhydridegraft

4、edpolyethylene(PEMA)ascompatilizer，nanocompositesbasedonhigh—densitypolyethylene(HDPE)andorganic-montmorillonite(MMT)werepreparedbymeltintercalation．X—raydiffi'actometry(XRD)andtransmissionelectronmicroscopy(TEM)wereusedtoinvestigatetheintercalationbehaviorandmicrostructu

5、reofcomposites．TheintercalationeffectofMMTinpolymerandthefactorsaffectingtheeffectwerediscussed．Mechanicalproperties，thermalproperties，crystallizationpropertiesandbarrierpropertiesongasandorganicsolventwerealsostudied．Asexaminatingtheaffectiononstrengthofpolymerbytheinter

6、calationeffectandthecontentofcompatilizer,itwasfoundthatthetensilestrengthofPEcouldbeenhancedbyincreasingthecontentofMMT．111emaximumvalueintensilestrength(34．79MPa)wasachievedwhentheconcentrationofMMTwas3wt％．andincreasedbynearly13．5％comparedtotheunfilledPE．Thetensilestren

7、gthinitiallyincreasedandthendecreasedwithincreasingcontentsofPEMAHowever,theelongationdecreased．Thethermaldegradationbehaviourwasstudiedbythermogravimetryanalyser(TGA)．TheresultsofTGAshowedthatthezTmaxofPE／MMTwas5℃hi曲erthanthatofPE．Andatthesametime，thedegradationvelocityw

8、asslowerthanunfilledPE．ThatistosaythethermalpropertiesofPEwereimprovedbyintroductionofMMT．Thebar