聚烯烴-HNTs納米復合材料的制備與性能研究.pdf

1、抗沖共聚聚丙烯和茂金屬聚乙烯都是重要的聚烯烴材料，但是其低剛性、低耐熱限制了它們的應用范圍。通過無機填料填充改性聚烯烴，是拓寬其應用領域的一條簡便而經濟的途徑。而填充改性的一個研究熱點是如何實現(xiàn)無機填料的加入在降低生產成本的同時改善材料的綜合性能。本文分別以碳酸鈣(CaCO3)和氫氧化鎂(MH)為主填料，再以新型納米填料埃洛石納米管(HNTs)為輔助填料，通過微-納米無機填料組合填充改性聚烯烴，采用熔融共混的方法制備了HNTs/CaCO

2、3/IPC及HNTs/MH/mPE/POE納米復合材料，同時，分別通過化學反應和添加相容劑的方法對HNTs表面進行改性，主要研究了填料的填充量和HNTs的改性對復合材料性能的影響。
　　(1)通過雙螺桿擠出造粒和注塑成型的方法制備了埃洛石納米管/重質碳酸鈣/抗沖共聚聚丙烯(HNTs/CaCO3/IPC)復合材料，通過力學性能測試和熱失重分析(TGA)探討了其力學性能和熱性能。利用掃描電鏡（SEM）觀察復合材料的沖擊斷面形貌，通過透

3、射電鏡(TEM)研究無機粒子的分散狀況。結果表明:在HNTs/CaCO3/IPC復合體系中，HNTs和CaCO3微-納米無機填料的共同填充，不但提高了復合材料的沖擊強度和剛性，而且改善了其熱穩(wěn)定性;當填充HNTs的質量分數(shù)為2.0％時，納米無機粒子在基體中分散均勻且能與基體間形成良好的界面粘結力;經疏水表面改性的HNTs(m-HNTs)可以更好地改善復合材料的沖擊性能。
　　(2)采用雙輥開煉和模壓成型的方法制備了MH/mPE/P

4、OE和HNTs/MH/mPE/POE復合材料，采用力學性能測試、極限氧指數(shù)(LOI)、熱重分析(TGA)研究了其力學性能、阻燃性能和熱性能。利用場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)觀察了復合材料斷面的微觀形貌和燃燒炭層形貌。結果表明:隨著MH的填充量的增加，MH/mPE/POE復合材料的極限氧指數(shù)增大，而其力學性能下降嚴重;當HNTs的填充量為1wt％時，HNTs/MH/mPE/POE復合材料的極限氧指數(shù)增加最大，從31.6％提高到33.6％

5、，而且拉伸強度也有提高，說明微-納組合填料對復合體系的綜合性能有顯著提高。從熱性能和微觀形貌測試結果分析得到，適量填充的HNTs可以均勻分散在基體中，且揭示了HNTs的協(xié)效阻燃作用源于其有效地增加了復合體系的熱穩(wěn)定性以及殘?zhí)嫉闹旅苄?，起到延緩和阻隔的作用?br>　　(3)分別以POE-g-MA、POE-g-GMA、LLDPE-g-MA和EVA-g-MA作相容劑，采用熔融共混制備了mPE/相容劑/HNTs納米復合材料，通過力學性能測試和

6、X-射線衍射(XRD)表征分析，結果表明相容劑的極性基團和HNTs表面羥基發(fā)生化學反應，改善了HNTs與基體樹脂的界面結合作用，提高了其力學性能。對于HNTs/mPE和HNTs/POE-g-MA/mPE復合材料，通過力學性能、流變性能、微觀形貌和熱性能等探討了添加POE-g-MA對復合材料的影響。結果表明，POE-g-MA的加入，改善了HNTs粒子和mPE基體間的界面粘結，提高了HNTs在基體中的分布與分散，使復合材料的拉伸強度、斷裂伸