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纳米无机粒子由于独特的“小尺寸效应”、“量子效应”和“表面效应”使其具有许多不同于一般无机材料的性能。将其应用于塑料的改性应用中,可以将无机材料的高刚性、耐热性及尺寸稳定性与高分子材料的韧性、加工性等性能有机地结合起来,从而获得性能优良的无机纳米粒子/聚合物复合材料。本论文运用共混原理,借助于塑料挤出机和注射机,采用熔融共混法分别制备了PC/纳米SiO2及以PC/ABS/纳米SiO2复合材料,考查了纳米SiO2粒子表面处理状况、SiO2粒子的含量等对复合材料力学性能的影响,并对其增强增韧机理进行了初步探索研究。结果表明:
1.硅烷偶联剂KH-550对纳米SiO2表面处理的效果优于KH-560,KH-550的用量对复合材料的力学性能有较大的影响,加入1wt%的硅烷偶联剂即可改善纳米粒子在聚合物基体中的分散情况。
2.与纯PC相比,在增韧剂TAS配合作用下,当纳米SiO2含量为1wt%时,复合材料力学性能最佳。随着纳米SiO2含量的增加,缺口冲击强度下降,拉伸强度、弯曲强度逐渐增大。对流变行为的研究结果表明,纳米复合材料为假塑性流体。在相同的温度下随着纳米SiO2的增加,复合材料的表观粘度增加;随着温度的升高,体系的表观粘度有一定程度的降低;随着KH-550用量的增加,体系的表观粘度有一定程度的降低。
3.对纳米SiO2在PC的分散行为进行表征,并研究其分散规律,发现随偶联剂用量、纳米SiO2含量的增大,体系中的纳米SiO2特征粒径随之增大。
4.通过一步法及二步法制得PC/ABS/纳米SiO2复合材料,二步法效果稍优于一步法。二步法中,当纳米SiO2含量为0.5wt%时,PC/ABS的冲击韧性和拉伸强度有所提高,随着纳米SiO2含量增加,体系的冲击韧性、拉伸强度和熔融指数随之下降,热变形温度、硬度均有提高。