论文部分内容阅读
聚丙烯(PP)综合性能良好,如机械性能与耐热性能较好,且无毒、不污染环境,因此近年来在化学建材中得到越来越多的应用,但是其抗冲击强度不高等缺陷不能满足多方面要求。为了提高PP性能、拓宽其应用领域,需对PP进行改性研究。填料补强是改性聚丙烯研究中的重要技术之一,而硫酸钙晶须(CSW)和纤维素晶须(CW)是绿色补强材料,研究这二者对PP的改性就具有理论和实际意义。采用常压酸化法以废卤(其密度为1.43g/cm3,钙离子浓度为5.1mol/L)为原料制备硫酸钙晶须,采用酸水解法以棉花为原料制备纤维素晶须,获得制备硫酸钙晶须的最佳条件为：反应温度70℃,溶液pH值2,转速150r/min,溶液浓度1mol/L,反应时间30min；制备纤维素晶须的最佳条件为：常温下棉花浸泡在1mol/L氢氧化钠溶液中预处理2h,硫酸浓度55%,反应温度60℃,固液比1：12,搅拌速率160r/min,反应时间为40min。红外光谱(IR)证实了硫酸盐和纤维素产物,X射线衍射(XRD)测试出硫酸钙晶须的结晶度较高(80%)、纤维素晶须的结晶度偏低(36.5%),扫描电子显微镜(SEM)分析进一步指出硫酸钙晶须的平均直径为1-4μm、长度10-100μm、长径比(长度/直径)可达40,而纤维素晶须的长度为0.5-1μm、直径50-100nm。将纤维素晶须和不同长径比(20、40)的硫酸钙晶须与PP通过熔融挤出和注塑制备复合材料,研究两种晶须对聚丙烯的改性效果。结果表明：硫酸钙晶须的掺量、长径比对PP的性能皆有一定改善,当硫酸钙晶须的掺量为9%、平均长径比为40时,PP的性能提升最佳,PP的拉伸强度从27.5MPa上升至29.2MPa,断裂伸长率从281.9%上升至360.8%,冲击强度从6.1kJ·m-2上升至8.2kJ·m-2,硬度从86上升至96.3,PP耐热温度从420.4℃上升至425.6℃,质量损失减小了2.3%。硅烷偶联剂KH-550可改善硫酸钙晶须的分散性,使聚丙烯经该晶须改性后的主要性能得以再提高；纤维素晶须的掺量对PP性能有一定影响,当纤维素晶须掺量达到5%时,PP的性能提升最好,PP拉伸强度从27.5MPa上升至28.9MPa,断裂伸长率从281.9%上升至300.5%,冲击强度从6.1kJ·m-2上升至7.6kJ·m-2,硬度从86上升至95.6,PP耐热温度从420.4℃上升至428.5℃,质量损失率下降2.9%；两种晶须一起改性PP没有正的协同作用,即两种晶须协同改性不如单一晶须改性效果好,其拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度和硬度分别比纤维素晶须改性PP和硫酸钙晶须改性PP的低。硫酸钙晶须和纤维素晶须改性聚丙烯在于基体裂纹扩展过程中晶须的拔出效应,故与晶须和聚丙烯的相容性有关。