本文關(guān)鍵詞：硅灰石填充聚丙烯復(fù)合材料的制備與性能研究

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【摘要】：聚丙烯(PP)是一種在汽車工業(yè)、建筑材料、家用電器、農(nóng)業(yè)應(yīng)用等方面廣泛應(yīng)用的熱塑性樹脂,采用天然礦物填充聚丙烯可以有效提升其力學(xué)性能、降低成本。我們分別使用硅烷偶聯(lián)劑(KH-570),硬脂酸(SA),硅烷偶聯(lián)劑與硬脂酸復(fù)合改性三種方法對硅灰石進(jìn)行改性,并將其應(yīng)用于填充聚丙烯改性,成功制備了力學(xué)性能優(yōu)異的硅灰石/聚丙烯復(fù)合材料。主要研究工作如下:首先,優(yōu)化硅烷偶聯(lián)劑改性硅灰石的反應(yīng)條件,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑用量占硅灰石質(zhì)量的4%,反應(yīng)體系pH=5,攪拌速度600 r/min,80℃下反應(yīng)2 h時,硅灰石改性效果最好,所得改性硅灰石水接觸角為120.79°。FTIR,TG分析均表明硅烷偶聯(lián)劑對硅灰石成功進(jìn)行了改性,改性機(jī)理為:硅烷偶聯(lián)劑首先水解形成硅醇,然后再與硅灰石表面的羥基反應(yīng),在硅灰石表面形成一層硅烷偶聯(lián)劑分子膜,使硅灰石表面由“親水性”變?yōu)椤坝H油性”。其次,優(yōu)化了硬脂酸改性硅灰石的反應(yīng)條件,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)硬脂酸含量為硅灰石質(zhì)量的2%,反應(yīng)溫度為80℃,反應(yīng)時間為1 h,攪拌速度為600 r/min時,硅灰石改性效果最好,水接觸角達(dá)131.35°。與硅烷偶聯(lián)劑相比,改性效果得到了一定的提升。FTIR,TG分析均表明硬脂酸對硅灰石成功進(jìn)行了改性,硬脂酸與硅灰石反應(yīng)生成了硬脂酸鹽,并以化學(xué)鍵形式包覆在硅灰石表面。再次,用硅烷偶聯(lián)劑與硬脂酸復(fù)合改性硅灰石,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑占復(fù)合改性劑的50%,復(fù)合改性劑用量為硅灰石質(zhì)量的4%,攪拌速度為600 r/min,80℃反應(yīng)2 h時,所得復(fù)合改性硅灰石的水接觸角達(dá)143.25°,改性效果較單一改性有明顯提升,硅灰石的親油性得到很大提高。FTIR表明硅烷偶聯(lián)劑與硬脂酸對硅灰石改性均有效,復(fù)合改性硅灰石兼具有硅烷偶聯(lián)劑改性與硬脂酸改性硅灰石各自的特點(diǎn)。最后,通過對比發(fā)現(xiàn),當(dāng)填料用量為20%時,復(fù)合改性硅灰石/聚丙烯復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度為9.38 kJ?m-2、拉伸強(qiáng)度為33.67 MPa、彎曲強(qiáng)度為45.00 MPa,分別比純PP提高86.11%、7.43%和22.88%,力學(xué)性能最佳,同樣復(fù)合改性硅灰石/聚丙烯復(fù)合材料的維卡軟化點(diǎn)也是最高的,達(dá)到155.4℃,其熱穩(wěn)定性較純PP有很大提高。復(fù)合材料SEM分析表明,加入改性劑可以提高硅灰石在聚丙烯中的分散性,復(fù)合改性在提高硅灰石分散性方面效果優(yōu)于單一改性。
【關(guān)鍵詞】：聚丙烯 硅灰石 改性 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ325.14;TB332
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 創(chuàng)新點(diǎn)摘要7-10
• 前言10-11
• 第一章 文獻(xiàn)綜述11-22
• 1.1 聚丙烯簡介11
• 1.2 聚丙烯的改性方法11-16
• 1.2.1 化學(xué)改性11-13
• 1.2.1.1 接枝改性11-12
• 1.2.1.2 共聚改性12
• 1.2.1.3 交聯(lián)改性12-13
• 1.2.2 物理改性13-16
• 1.2.2.1 共混改性13-14
• 1.2.2.2 填充改性14-16
• 1.3 硅灰石的改性方法16-20
• 1.3.1 物理表面改性16
• 1.3.2 化學(xué)表面改性16-19
• 1.3.3 機(jī)械力化學(xué)改性19
• 1.3.4 沉淀反應(yīng)改性19-20
• 1.3.5 高能表面改性20
• 1.4 硅灰石表面改性效果的表征20-21
• 1.4.1 沉降高度20
• 1.4.2 活化指數(shù)20-21
• 1.4.3 界面接觸角21
• 1.4.4 粘度21
• 1.5 本文研究的意義及內(nèi)容21-22
• 第二章 硅灰石改性22-38
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分22-24
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料22-23
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器23
• 2.1.3 試樣制備23
• 2.1.4 性能表征23-24
• 2.2 結(jié)果與討論24-37
• 2.2.1 KH-570改性硅灰石結(jié)果與討論24-29
• 2.2.1.1 KH-570用量對硅灰石改性效果的影響24
• 2.2.1.2 反應(yīng)時間對硅灰石改性效果的影響24-25
• 2.2.1.3 反應(yīng)溫度對硅灰石改性效果的影響25-26
• 2.2.1.4 攪拌速度對硅灰石改性效果的影響26
• 2.2.1.5 反應(yīng)體系pH值對硅灰石改性效果的影響26-27
• 2.2.1.6 紅外光譜分析27-28
• 2.2.1.7 TG分析28-29
• 2.2.2 硬脂酸改性硅灰石結(jié)果與討論29-33
• 2.2.2.1 硬脂酸用量對硅灰石改性效果的影響29
• 2.2.2.2 反應(yīng)時間對硅灰石改性效果的影響29-30
• 2.2.2.3 反應(yīng)溫度對硅灰石改性效果的影響30-31
• 2.2.2.4 攪拌速度對硅灰石改性效果的影響31
• 2.2.2.5 紅外光譜分析31-32
• 2.2.2.6 TG分析32-33
• 2.2.3 復(fù)合改性硅灰石結(jié)果與討論33-37
• 2.2.3.1 復(fù)合改性劑配比對硅灰石改性效果的影響33
• 2.2.3.2 復(fù)合改性劑用量對硅灰石改性效果的影響33-34
• 2.2.3.3 反應(yīng)時間對硅灰石改性效果的影響34-35
• 2.2.3.4 反應(yīng)溫度對硅灰石改性效果的影響35
• 2.2.3.5 攪拌速度對硅灰石改性效果的影響35-36
• 2.2.3.6 紅外光譜分析36-37
• 2.3 本章小結(jié)37-38
• 第三章 硅灰石填充聚丙烯復(fù)合材料的制備與性能38-46
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分38-40
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)原料38
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備38-39
• 3.1.3 硅灰石填充聚丙烯復(fù)合材料的制備39
• 3.1.4 性能測試與表征39-40
• 3.2 結(jié)果與討論40-44
• 3.2.1 硅灰石填充量對復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度的影響40-41
• 3.2.2 硅灰石填充量對復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度的影響41-42
• 3.2.3 硅灰石填充量對復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度的影響42
• 3.2.4 改性硅灰石對復(fù)合材料熱穩(wěn)定性的影響42-43
• 3.2.5 復(fù)合材料沖擊試樣斷面的微觀形貌43-44
• 3.3 本章小結(jié)44-46
• 結(jié)論46-47
• 參考文獻(xiàn)47-53
• 發(fā)表文章目錄53-54
• 致謝54-55

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本文編號：943045