附生结晶增强聚乙烯_石墨烯复合材料力学性能的机理研究

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1、分类号：____________O64密级：______________公开ＵＤＣ：____________544单位代码：______________11646硕士学位论文论文题目：附生结晶增强聚乙烯/石墨烯复合材料力学性能的机理研究学号：_________________________1511072301姓名：_________________________么桂彬专业名称：_________________________物理化学学院：_________________________材料科学与化学工程指导教师：_________________________王宗宝研究员论文

2、提交日期：2018年6月25日AThesisSubmittedtoNingboUniversityfortheMaster’sDegreeTheStudyonMechanicalPropertiesofPolyethylene/GrapheneCompositesReinforcedbyEpiphyticCrystallizationCandidate：GuibinYaoSupervisors：ProfessorZongbaoWangFacultyofMaterialsScienceandChemicalEngineeringNingboUniversityNingbo315211，Z

3、hejiangP.R.CHINADateJune25th,2018I附生结晶增强聚乙烯/石墨烯复合材料力学性能的机理研究摘要聚合物纳米复合材料是以聚合物材料为基体材料、通过加入纳米材料制备得到的复合材料，是制备高性能聚合物的有效途径。在聚合物纳米复合材料的制备过程中，纳米材料与聚合物基体间的界面相互作用不仅对纳米材料的分散效果产生影响，而且对复合材料的最终性能也产生重要影响。本文选用分子链结构相近的两种聚合物基体，通过加入无机纳米材料来研究空间限制作用和附生结晶作用对聚合物基体力学性能的影响。首先研究了无附生结晶情况下二维（2D）纳米材料氧化还原石墨烯（RGO）与等规聚丙烯（iPP）之

4、间的空间限制作用对iPP结晶性能与力学性能的影响。在此基础上进一步研究了RGO与高密度聚乙烯（HDPE）间的空间限制作用和附生结晶双重作用下对聚合物基体结构和力学性能的影响。为了更好地理解HDPE/RGO纳米复合材料力学性能增强作用下RGO对样条不同部位的影响，研究了注塑样条从边缘到中心更微观结构的变化。在以上的基础上原位研究了HDPE/RGO纳米复合材料在拉伸过程中的结构演变，重点分析了附生结晶增强HDPE/RGO纳米复合材料力学性能的机理。采用示差量热扫描仪（DSC）、广角X射线衍射（WAXD）、小角X射线散射（SAXS）、力学性能测试等表征方法从不同方面研究了聚合物基体与纳米材料

5、之间的非共价相互作用对聚合物基体结构与性能的影响。主要研究结果如下：1.通过注塑成型技术制备了iPP/RGO样条，研究了无附生结晶条件下，聚合物与纳米材料空间限制作用对复合材料结晶和力学性能的影响。研究发现2D层状纳米材料RGO对iPP基体结晶行为的影响具有双重效果：首先纳米RGO可以作为异相成核剂促进iPP的成核和结晶，同时，RGO的2D层状结构还会对注塑过程中取向的iPP分子链的松弛有抑制作用，可以作为纳米增强材料提升iPP基体的力学性能。2.以HDPE为模型聚合物，研究了注塑成型过程中附生结晶对聚合物/RGO纳米复合材料力学性能的影响。研究发现RGO可以作为异相成核剂有效的提高H

6、DPE基体的结晶度。同时，由于存在附生结晶与空间限制双重作用，HDPE分子链可以吸附在RGO表面II沿其表面取向排列，从而抑制HDPE分子链的松弛过程，得到具有取向结构的高力学性能的注塑样条。3.为了研究RGO对HDPE/RGO纳米复合材料注塑样条不同部位的影响，采用微聚焦二维小角技术（2DSAXS）对样条从边缘到中心部位不同的等距点进行了研究，发现RGO对整个样条都会产生增强效果。4.结合拉伸结构演变研究的理论，进一步研究了RGO对HDPE基体在不同应变下的结构与性能的影响。结果表明，在拉伸过程中，RGO的加入使HDPE的结构的变化发生延后现象。关键词：高密度聚乙烯，等规聚丙烯，氧化

7、还原石墨烯，原位拉伸，结构演变IIITheStudyonMechanicalPropertiesofPolyethylene/GrapheneCompositesReinforcedbyEpiphyticCrystallizationAbstractPolymernanocompositesarecompositematerialspreparedfrompolymermaterialsbyaddingnano-materials,whichi