高熔体强度聚丙烯及其纳米碳酸钙复合材料的制备与性能研究

来源 :华南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rinimalebi
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聚丙烯(PP)作为通用塑料之一,因其具有良好的化学稳定性、较高的结晶度、加工便捷、较低的生产成本等优点,广泛应用于电器、包装材料、汽车工业等诸多领域。但聚丙烯也有着韧性差,熔体强度低等缺陷。高熔体强度聚丙烯(HMSPP)是对聚丙烯进行改性而得到的,具有较高熔体强度、较好熔体弹性的聚丙烯树脂,它的出现使得聚丙烯可以应用在物理发泡、挤出涂布及热成型等领域,多年来一直是聚烯烃研究工作的重点。另外,诸多研究表明,聚丙烯中填充无机纳米粒子可以提高聚丙烯的韧性。本论文选取纳米碳酸钙作为无机填料,将其填充在自制的高熔体强度聚丙烯中,以起到改善聚丙烯韧性的作用。  本论文在制备高熔体强度聚丙烯过程中,以2,5-二甲基-2,5-双-(叔丁基过氧)己烷(DHBP)为引发剂,采用多官能团单体三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)对市售聚丙烯(PP)进行接枝,同时加入支化促进剂二硫化四丁基秋兰姆(TBTDS)以提高接枝效率,成功制备了具有高熔体强度的聚丙烯并进行了配方优化。通过测定接枝产物的熔体流动速率(MFR)及采用公式法计算熔体强度(MS)来表征聚丙烯的流动性及熔体强度。通过红外光谱(IR)对所得高熔体强度聚丙烯的分子结构进行表征,结果表明多官能团单体已接枝在PP主链上。凝胶率的测定结果表明所制得聚丙烯中发生了交联。通过差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TG)方法,对所得高熔体强度聚丙烯的热性能进行分析和表征,结果表明接枝产物的熔融温度没有显著变化,结晶温度提高了6~8℃,热分解温度可达408℃左右,较原料提高了近10℃。拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等力学性能的测定结果表明接枝产物的力学性能有显著提高。  在纳米CaCO3/HMSPP复合材料研究中,首先,探讨了湿法改性纳米CaCO3过程中,不同改性剂、温度及反应时间对纳米CaCO3的活化度及吸油值的影响。结果表明采用980型改性剂,在80℃下反应60min所活化的纳米CaCO3效果最好。其次,考察了纳米CaCO3的含量对HMSPP熔体强度、热学性能、力学性能的影响。熔体强度的计算结果表明复合材料的熔体强度随着纳米碳酸钙含量的增加而减小。通过DSC、TG方法,对纳米CaCO3/HMSPP复合材料的热性能进行分析和表征,纳米碳酸钙的加入使得HMSPP的熔融温度、结晶温度有所提高,结晶温度最高可达132℃,热分解温度可达412℃。力学性能方面,拉伸强度及弯曲强度随纳米碳酸钙含量增加变化较小,冲击强度则随着纳米碳酸钙含量增加而增加。SEM的结果表明改性的纳米碳酸钙在HMSPP中分散比较均匀,没有出现团聚的现象。
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