聚丙烯(PP)是一種熱塑性高分子,具有價(jià)格低、易成型加工、性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。聚丙烯及其與玻璃纖維(GF)的復(fù)合材料已作為工程塑料并被廣泛應(yīng)用于家電、汽車、醫(yī)療等眾多領(lǐng)域。然而,PP具有較低的吸水性以及較強(qiáng)的電絕緣性,表面電阻率通常為1016~1018W/sq,使其在工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活應(yīng)用中極易積累靜電荷,從而發(fā)生一系列的靜電危害甚至事故。因此,制備具有優(yōu)異抗靜電性能的PP及其復(fù)合材料具有重要意義。本文首次使用有機(jī)鹽對(duì)PP和PP/GF復(fù)合材料進(jìn)行抗靜電改性,旨在制備出抗靜電性能好、力學(xué)性能優(yōu)異的聚丙烯及聚丙烯復(fù)合材料。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:1.有機(jī)鹽對(duì)PP的抗靜電研究:研究了兩種有機(jī)鹽(OS)(三正丁基辛膦雙三氟甲烷磺酰亞胺鹽(TBOP-TFSI)和雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(Li-TFSI))對(duì)PP抗靜電和力學(xué)性能的影響,發(fā)現(xiàn)加入3wt%的OS可使PP的表面電阻率下降至1012W/sq以下(達(dá)到抗靜電效果)。然而,由于PP與OS的極性差別較大,OS在PP基體中會(huì)形成較大的微區(qū)。系統(tǒng)研究了馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯(MAPP)和Li-TFSI的相互作用,發(fā)現(xiàn)Li-TFSI與MAPP具有較好的相容性,因此將MAPP作為PP與Li-TFSI的相容劑,改善了Li-TFSI在PP中的分散性,制備了兼具抗靜電性能和較好力學(xué)性能的PP材料。2.有機(jī)鹽對(duì)PP/GF復(fù)合材料的抗靜電研究:分別研究了兩種有機(jī)鹽(TBOP-TFSI以及Li-TFSI)對(duì)PP/GF復(fù)合材料抗靜電及力學(xué)性能的影響,發(fā)現(xiàn)玻璃纖維與有機(jī)鹽對(duì)復(fù)合材料的抗靜電性能以及機(jī)械性能的提高具有協(xié)同作用。一方面,玻纖網(wǎng)絡(luò)為有機(jī)鹽提供了導(dǎo)電軌道,使有機(jī)鹽能在其表面?zhèn)鬟f電荷,提高體系的抗靜電性能,抗靜電效果閾值降至0.25wt%。另一方面,有機(jī)鹽提高了玻纖與PP基體的界面粘結(jié)性,因而復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度有顯著提高。此外,兩種有機(jī)鹽的復(fù)配可以進(jìn)一步提高有機(jī)鹽的抗靜電效果,當(dāng)Li-TFSI:TBOP-TFSI為1:5時(shí),有機(jī)鹽的抗靜電閾值可降至0.06wt%。進(jìn)一步研究了玻璃纖維表面羥基含量以及有機(jī)鹽陰陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)對(duì)復(fù)合材料抗靜電性能以及力學(xué)性能的影響。研究表明:只有當(dāng)玻纖表面羥基含量適當(dāng)時(shí)有機(jī)鹽在其表面的電荷傳遞能力才能達(dá)到最佳;而且,提高有機(jī)鹽的陽(yáng)離子半徑以及減小陰離子的空間位阻可以增強(qiáng)陽(yáng)離子的移動(dòng)能力,從而進(jìn)一步提高有機(jī)鹽的抗靜電效果。3.MAPP對(duì)PP/GF/Li-TFSI復(fù)合材料的抗靜電和力學(xué)性能研究:為進(jìn)一步提高抗靜電PP/GF復(fù)合材料的力學(xué)性能,深入研究了MAPP對(duì)PP/GF/Li-TFSI復(fù)合材料抗靜電性能和力學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)通過(guò)控制Li-TFSI與MAPP合適的配比獲得了兼具抗靜電性能和較好機(jī)械性能的PP/GF/Li-TFSI/MAPP復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)體系中Li-TFSI含量為0.175wt%、MAPP含量為9wt%時(shí),體系的電導(dǎo)率超過(guò)10-12Scm-1,拉伸強(qiáng)度超過(guò)60MPa。
【學(xué)位單位】：杭州師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ325.14;TB33
【部分圖文】：

TBOP-TFSI及Li-TFSI的分子結(jié)構(gòu)

（A）純PP、（B）PP/TBOP-TFSI（100-3）以及（C）PP/Li-TFSI（100-3）的斷面SEM

（A）PP/GF（95:5）、（B）PP/GF（90:10）、（C）PP/GF（80:20）以及（D）PP/GF（70:30）的光學(xué)顯微鏡圖，比例尺為100μm
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2851698