功能化二氧化硅纳米颗粒改性PVB性能研究

来源 :郑州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wysnl2009
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聚乙烯醇缩丁醛(PVB)具有良好的柔韧性、高透明性、耐候性和耐老化性等特点,被广泛的应用于建筑、汽车及航空航天等领域,纯PVB强度和刚度有限,现如今建筑层数越来越高和交通安全事故频发,对PVB材料的性能提出了更高的要求。因此,为了适应复杂多变的情况,以及保障居民和驾驶员的人身及财产安全,开发出功能化的PVB膜片就显得尤为重要。其中选取无机纳米粒子制备聚合物基纳米复合材料,是获得高强高韧复合材料的有效方法之一。功能化纳米二氧化硅颗粒凭借其优异的物理化学性质,从众多无机填料中脱颖而出。本文选取了功能化纳米二氧化硅:DNS-300(原位法制备的表面未修饰的纳米二氧化硅)、DNS-1(原位法制备表面修饰烷基链的可分散性纳米二氧化硅)、RNS-E(原位法制备的表面修饰环氧基团的可反应性纳米二氧化硅),分别采用超声辅助溶液共混法和原位复合法制备了PVB-Si O2复合材料,研究了不同功能化改性纳米二氧化硅对PVB复合材料的结构与性能影响,所得的实验结果和主要结论如下:采用超声辅助溶液共混的方法,将功能化纳米二氧化硅(DNS-300、DNS-1、RNS-E)作为填料加入到PVB基体中,得到一系列聚合物基纳米复合材料。研究发现,功能化纳米二氧化硅的引入可以显著提升PVB的力学性能和紫外屏蔽性能。通过研究添加不同含量功能化二氧化硅改性PVB复合材料性能可知,当DNS-1添加量为0.75 wt%时,复合薄膜的综合性能最优,其中复合材料的拉伸强度达到76.1 MPa,相比纯PVB(g PVB)拉伸强度提高了35.7%,同时紫外屏蔽达到39.0%,可见光透过率保持在91.4%,结果表明功能化二氧化硅颗粒的引入大大提高了复合膜片的防老化能力。采用原位复合的方法,制备了一系列功能化二氧化硅纳米颗粒改性PVB复合材料(y PD300、y PD1、y PRE)。研究发现,原位复合的改性方法极大的改善功能化二氧化硅纳米颗粒在聚合物基体中的分散性,增强纳米颗粒与聚合物基体间的界面相互作用,使得复合膜片表现出更为优异的力学性能。当RNS-E添加量为0.25 wt%时,复合材料的拉伸强度达到87.6 MPa,相比纯PVB(y PVB)拉伸强度提高了35.4%,紫外屏蔽性能达到46.8%,具有最优的综合性能。
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