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《表面接枝改性纳米二氧化硅填充聚丙烯的结晶行为》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、表面接枝改性纳米二氧化硅填充聚丙烯的结晶行为第2期2004年4月高分子学报ACTAP0LYMERICASINICANo.2Apr.,2004表面接枝改性纳米二氧化硅填充聚丙烯的结晶行为容敏智卜章明秋潘顺龙FriedrichK.(中山大学材料科学研究所聚合物复合材料及功能材料教育部重点实验室广州510275)(InstituteforCompositeMaterials,UniversityofKaiserslautern,D-67663Kaiserslautern,Germany)摘要应用差示扫描量热方法研究了纳米二氧化硅(SiO)及其表面接枝改性对聚丙烯(PP)结晶过程,等温与非等
2、温结晶动力学的影响,并研究了上述等温结晶的熔融行为和平衡熔点.研究发现纳米SiO具有明显的异相成核效应,能够提高PP的结晶温度,熔融温度,结晶度和结晶速率,但降低聚丙烯结晶的完善程度.粒子的表面接枝处理,因改善了粒子与基体的亲和性而有利于粒子成核效应的提高,而且此效应尚与粒子的分散相关.关键词聚丙烯,结晶动力学,纳米二氧化硅,接枝改性无机粒子填充是高分子材料改性的有效手段,这些粒子的加入,必然对结晶性聚合物的结晶行为产生影响,而结晶性聚合物的性能与结晶形态是密切相关的.大量的研究表明,聚合物中引入有成核能力的填料,通常导致晶粒尺寸变小,完善程度降低,甚至在界面附近形成择优取向的结晶层
3、,从而促进基体发生屈服变形..近年来,利用纳米粒子填充聚合物逐渐成为研究热点,由于纳米粒子本身具有较独特的性质,如较大的比表面积,表面原子处于高度活化状态等,因此纳米粒子对聚合物的结晶行为将产生更大的影响,并进而影响材料的性能.在前期工作中,我们曾利用纳米无机粒子(SiO或CaCO)填充聚丙烯,以获得增强增韧的复合材料～.这些研究主要是利用聚合物接枝改性,从而改善了粒子的分散及其与基体间的界面结合,但有关这些纳米粒子对聚合物结晶行为的影响尚未开展深入的研究,鉴于填料的表面处理不仅对填料的成核能力有明显影响,而且使结晶的成长过程发生变化,本工作研究了纳米SiO,及其表面接枝处理对聚丙烯
4、(PP)结晶行为的影响,包括结晶行为,等温结晶动力学,非等温结晶动力学,结晶熔融与平衡熔点等方面.1实验部分1.1原材料等规聚丙烯(PP)为广州石化总厂产品,牌号F1401,熔融指数为18.3g/10rain.纳米二氧化硅(SiO,),舟山明日纳米材料有限公司产品,粒径10llm,比表面积640m/g,密度2.2g/cm.1.2纳米粒子表面接枝处理采用化学接枝方法分别制备了纳米二氧化硅与苯乙烯,甲基丙烯酸甲酯,丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯单体接枝物,接枝率均为15%左右.接枝方法是在500mL三口瓶中,加入硅烷偶联剂(KH570,甲基丙烯酸y一三甲氧基硅烷基丙酯)预处理的纳米SiO(0.6
5、7mol/L)和甲苯溶剂,超声预分散30rain,然后加热搅拌,在80~C下加入引发剂AIBN(AIBN/SiO2=1.1%摩尔比),待引发剂溶解完全,5min后加入单体.氩气保护下,搅拌反应6h后,冷却至室温,抽滤,将反应物与溶液分离.分离后的产物在100cc下干燥24h,称重,然后在索氏抽提器中抽提72h,在IO0~C真空干燥,得到纯净的SiO:接枝物.在分离后的溶液中倒入甲醇,得到均聚物的沉淀,过滤,干燥,称重.试验中以单体浓度来控制粒子表面接枝率,借助热失重测量(TGA)分析所得接枝纳米粒子的接枝率.2003-03-10收稿,2003-05-22修稿;德意志研究联合会项目(D
6、FGFR675/40.1),广东省科技计划项目”十五”规划重大专项(A10702)和广东省自然科学基金团队资助项目(基金号20003038):**通讯联系人2期容敏智等:表面接枝改性纳米二氧化硅填充聚丙烯的结品行为1851.3复合材料样品制备与测试表征将PP,纳米SiO和0.5%抗氧剂在球磨机中预混30min,然后将上述预混料加入吉林大学产转子型混炼机中进行混炼,转子转速为60r/min,共混温度为200℃,共混时间约为8min.共混样品经模压成板材后,再切割成适当的样条进行测试.纳米粒子的填充量均为0.7vol%.用以比较结晶与熔融行为的6种样品是纯PP试样,PP中填充未处理的Si
7、O(PP/SiO),填充聚苯乙烯接枝的SiO(PP/SiO一g—PS),填充聚甲基丙烯酸甲酯接枝的SiO,(PP/SiO,一g—PMMA),填充聚丙烯酸乙酯接枝的SiO,(PP/SiO,一g—PEA),填充聚丙烯酸丁酯接枝的SiO:(PP/SiO:一g—PBA).样品的结晶与熔融过程由差热扫描量热分析仪测定,设备包括美国TAInstruments公司MDSC2910型调制示差扫描量热仪和Perkin—EhnerDSC一7型差热扫描量热分析仪(测试误差为±0
