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PP/EVA/纳米SiO2复合材料结构与性能研究

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软件简介

 摘要:选用偶联剂对纳米SiO2表面进行湿法改性,加入弹性体乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)作为抗冲改性剂,通过熔融挤出的方法制备PP/EVA/纳米SiO2复合材料,并对其力学性能、结晶性能、加工性能、热性能进行研究。结果表明,随着纳米SiO2含量的增加,PP/纳米SiO2的冲击强度现增大后减小,组分含量为3%时冲击强度最佳,为6.2KJ/m2,是纯PP的1.66倍,而且硅烷偶联剂(KH-570)对纳米SiO2表面改性最佳。随着EVA含量的增加,PP/EVA/纳米SiO2复合材料的冲击强度增大,EVA含量为40%时,该复合材料冲击强度最大为10.2KJ/m2,是纯PP的2.72倍。此外,XRD测试表明纳米SiO2和EVA可促进PP复合材料中β-晶的生成。纳米SiO2使PP/纳米SiO2复合材料的熔融指数先增大后减小,但其对PP复合材料的抗热变形温度影响变化不大。EVA的加入会使复合材料的熔融指数逐渐减小,抗热变形温度也略有减小。

关键词:PP,EVA,纳米SiO2,偶联剂,增韧
目 录
1 前言 1
1.1 概述 1
1.1.1 聚丙烯简介 1
1.1.2 聚丙烯改性的目的 1
1.1.3 聚丙烯改性途径 1
1.2弹性体改性聚丙烯 4
1.2.1弹性体增韧聚丙烯 4
1.2.2弹性体增韧聚丙烯的增韧机理 4
1.3无机刚性纳米粒子增韧聚丙烯 6
1.3.1无机刚性纳米粒子增韧聚丙烯 6
1.3.2纳米粒子增韧增强机理 7
1.4无机纳米粒子、弹性体增韧聚丙烯 9
1.4.1 无机纳米粒子、弹性体增韧聚丙烯 9
1.4.2 无机纳米粒子与弹性体协同增初机理 10
1.5选取课题的意义及目标 10
2 实验部分 12
2.1 实验设备 12
2.2 实验原料 12
2.3 实验方法 13
2.3.1 纳米SiO2表面改性 13
2.3.2 PP/纳米SiO2复合材料的制备 13
2.3.3 PP/EVA/纳米SiO2复合材料的制备 14
2.3.4 测试方法 15
3 结果与讨论 18
3.1 PP/纳米SiO2复合材料的性能研究 18
3.1.1 纳米SiO2的添加量对PP/纳米SiO2复合材料的冲击强度影响 18
3.1.2 纳米SiO2的添加量对PP/纳米SiO2复合材料的拉伸强度影响 19
3.1.3 纳米SiO2对PP/纳米SiO2复合材料的结晶性能的影响 19
3.1.4 纳米SiO2的添加量对PP/纳米SiO2复合材料加工性能的影响 21
3.1.5 纳米SiO2对PP/纳米SiO2复合材料抗热变形性的影响 22
3.2 PP/EVA/纳米SiO2复合材料的性能研究 23
3.2.1 EVA的添加量对PP/EVA/纳米SiO2复合材料的冲击强度影响 23
3.2.2 EVA的添加量对PP/EVA/纳米SiO2复合材料的拉伸强度影响 25
3.2.3 EVA对PP/EVA/纳米SiO2复合材料的结晶性能影响 25
3.2.4 EVA的添加量对PP/EVA/纳米SiO2复合材料加工性能的影响 27
3.2.5 EVA对PP/EVA/纳米SiO2复合材料抗热变形性的影响 28
4 结论 30
参考文献 31
致谢 34
选取课题的意义及目标

聚合物复合材料具有优异的综合性能,广泛用于国民生产、建筑、交通运输以及日常生活的各个领域。随着对聚合物材料性能要求的提高以及应用范围的进一步拓宽,很多复合体系,特别是传统的无机物填充的聚合物体系受到了很大限制。无机填料的细度、形状及表面结构等因素影响填料在基体中的分布以及与聚合物基体的界面粘接,从而影响了材料的力学性能(如拉伸强度、伸长率、冲击强度等)和加工性能。一般来讲,随填充量增加,聚合物熔体粘度增大,加工变得困难,同时力学性能下降。无机填料的粒径超细化和表面活化处理可以克服分散、结合力弱、补强差的缺点。近几年来,随着纳米技术的发展,聚合物与纳米材料的复合成为材料研究领域的一大热点。由于纳米粒子的表面效应、体积效应及量子尺寸效应等特征,纳米粒子与聚合物基体复合形成的聚合物纳米复合材料具有很强的界面结合力,克服了传统复合材料的很多缺点,赋予材料优异的力学性能,并且只有热、电、磁等奇特的性能。纳米复合材料拓宽了聚合物的应用领域,是一种性能比高、应用前景广泛的新兴复合材料。
本课题分别用两种不同的偶联剂湿法改性纳米SiO2,对比两种偶联剂的改性效果。利用熔融共混法制备PP/EVA/纳米SiO2复合材料。通过研究纳米SiO2 、EVA的添加量对其力学性能、流变性能、结晶性能的影响,以期制备出强度高韧性好的PP/EVA/纳米SiO2复合材料。并对纳米粒子及弹性体在复合材料中的协同增韧增强机理进行了初步探讨。
本课题中所用的纳米SiO2的粒径大约为12nm,且纳米SiO2质轻易团聚与PP的相容性不是很好,因此纳米SiO2在PP中的分散成为本课题的一个难点。

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