纳米TiO2填充PS系列复合材料的制备、结构与性能研究

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1、青岛科技大学硕士学位论文纳米TiO<,2>填充PS系列复合材料的制备、结构与性能研究姓名：孙凤申请学位级别：硕士专业：材料物理与化学指导教师：彭红瑞20030531纳米髓o：填充Ps系歹fj复合材料的制备、结构与性能研究摘要研究了纳米Ti02填充丙烯腈一T---烯一苯乙烯聚合物(ABS)、聚苯乙烯(PS)和纳米CaC0j填充聚丙烯(PP)复合材料的制备、结构和性能。选用本研究所自制的纳米n02，采用开炼机混炼和平板硫化机压片的方法制备出纳米mOJABS复合材料。结果表明，在填充份数不太大的情况下，纳米Ti02在提高ABS复合材料的强度的同时，还可以增加复合材料的韧性。当纳米TiQ的质量份数

2、为2份时，ABS复合材料的综合性能最好。纳米Ti0：经钛酸酯偶联剂NDZ-102和TMS处理后，提高了ABS复合材料的冲击性能，而纳米Ti0：经硅烷偶联剂K；{-550处理后，可提高ABS复合材料的拉伸性能。用偶联剂首先处理纳米7fi02，然后再与ABS树脂混合，所得的复合材料的力学性能要优于将三者一起混合所得的复合材料。将吐温一60和纳米Ti02加入到ABS基体中制得的ABS复合材料的抗凝露性能要优于纯ABS树脂。选用本研究所自制的纳米％q02，采用双螺杆挤出机挤出造粒和注塑机注塑成型的方法制备出纳米TiOgPS复合材料，并通过IR、TEM、SEM等对其物相和结构进行了表征。由m分析可知

3、，偶联剂NDZ-102与纳米砸02之间生成了化学键，结合牢固。TEM照片显示，纳米n02在PS基体中有着较好的分散性，且纳米Ti02和PS基体具有较好的相容性，其界面具有明显的过渡层。添加少量的纳米n02可以改善Ps复合材料的抗冲击性能，而弯曲性能呈先上升后下降的趋势、拉伸性能有所下降。从整体上看，当纳米Ti02的填充的质量份数为l份时，复合材料的综合性能最好。SBS／nano—a]02ms三元复合材料的抗冲击性能明显优于SBs伊s和nano-1]O-dPS二元复合材料。随着SBS的质量份数的增加，复合材料的抗冲击性能开始增幅较大，后增长较慢。且当SBS与纳水Ti02的质量比为l：1时，复

4、合材料的力学性能最好。由于纳米Ti02的光催化性和表面超亲水性，还使PS塑料基体具有其它功能。添加纳米Ti02后所制得的纳米aa02／PS复合材料具有了抗菌性能和自清洁性能。老化试验表明，纳米砸oz具有很强的吸收紫外线的能力。力学实验结果和皿分析结果均表明，纳米1]O髑复合材料的抗老化性能优于纯Ps基体。选用本研究所自制的纳米CaC03，采用双螺杆挤出机挤出造粒和注塑机注塑成型的方法制备出纳米CaCO!CPP复合材料，并通过DSC、TEM等对该复合材将进行了表征。力学实验结果表明，纳米级CaC03对PP材料具有十分明显的增韧作用，可使PP的冲击强度提高l倍以上。同时，纳米CaCOa／PP复

5、合材料的拉伸强度和弯曲模量随着纳米CaC03的质量份数的增加而呈先上升后下降的趋势，且在纳米CaC03的含量为l％时，达到极值。而弹性体的加入，可使PP复合材料的冲击强度有较大的提高，其中由以三元乙丙橡胶(EPDM)的增韧效果最好。关键词：聚苯乙烯；纳米Ti0，：老化；光催化；复合材料PreparationtStructureandPropertiesResearchofNano-Ti如filledPSseriesCompositesABSTRACTThepreparation，structureandpropertiesofllano—Ti02／ABS，nano-TiO胡PSandnan

6、o—Ti02／PPcompositesarestudied．Thellano—TiOflABScompositesarepreparedbymixingnano-TiOzandABSintheopeningrefinemachineandslicingintheboardsulfurationmachine．Theresultsshowthatnano-Ti02improvesthetoughnessofABSaswellasthetensilestrengthundertheconditionoflowfillcontentThenano-TiOz／ABScompositesgetthe

7、mostpreferablemechanicalpropertieswhentheaccountof118／10—Ti02inABSis2percent．Thesurfacetreatmentofnano-Ti02bythecouplingagentKH--550beforethepreparationofcompositesimprovesthetensilestrengthofABS，whilethecoupting