反应性单体改性纳米caco,3pp的结构与性能

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1、!坐查堂婴主兰堡垒塞垦些堡兰笪堕丝塑鲞垡曼塑生堕堕塑羔丝堡————————————i堡反应性单体改性纳米CaCOa／PP的结构与性能专业：高分子化学与物理硕士研究生：黄珍珍指导老师：麦堪成教授摘要随着填料纳米化的发展，以高分予为基体，无机物纳米粒子为分散相的纳米高分子复合材料成为研究的热点。在诸多种类纳米粒子中，以纳米CaC03的成本最低，尺寸和形状易控制，色泽理想，因而具有较大的研究与应用价值。关于纳米CaC03／PP复合材料也有不少报道。研究表明纳米CaC03对PP有强韧化的效果。不过由于纳米粒子的粒径小、比表面积大、表面能高，极易团聚而影响其在高分子基体中的分散效

2、果。发展纳米高分子复合材料，关键是解决纳米粒子在高分子基体中的分散性、团聚和界面粘结问题。本论文采用反应性的极性小分子丙烯酸(AA)包覆在纳米CaCOa表面，通过熔融制各材料过程原位形成官能团化大分子相容剂，一方面阻止纳米CaCO，团聚，另一方面原位形成的接枝共聚物的极性部分与纳米Cat03表面发生强的极性作用，接枝物的大分子段与聚丙烯基体相容或共结晶，从而解决纳米CaCO，的分散问题与界面粘结问题，为提高纳米CaCOa／PP材料的物理与力学性能奠定基础。本工作用熔融法制备了纳米CaC03／PP母料、AA改性纳米CaC03，]PP母料、DCP存在下AA改性纳米CaCO√

3、PP母料以及由以上母料组成的纳米CaCOa／PP复合材料。通过改变纳米CaC03含量、AA和DCP用量以达到不同的界面改性效果。通过FTIR、WAXD、TEM、TGA和表面仪等实验方法表征了纳米CaC03粒子的结构、晶型、颗粒形貌、热失重行为和表面性质；借助FrlR和DSC等实验手段研究了各种纳米CaCOJPP母料的结构、结晶与熔融行为；通过DSC、中山大学硕士学位论文反应性单体改性纳米C,aCO—PP的结构与堡壁塑萋POM、WAXD、SEM和力学实验等实验技术研究了各种纳米CaCOJPP复合材料的结晶与熔融行为、结晶形态、晶体晶型、断面形貌和力学性能。得出以下主要结论

4、：1．本论文采用的纳米CaC03(sPl’)平均粒径在15-30nm，粒径分布窄，颗粒基本呈单分散状态：颗粒为方解石晶型，属六方晶系；表面有羟基存在，呈现一定的碱性；BET比表面积为37．199／cm一：sPT表面的硬脂酸为不完全包覆。2．纳米CaCOjPP母料的结晶与熔融行为表明，高含量下纳米CaC03对PP有异相成核作用，可使PP结晶温度提高，结晶速率加快；纳米CaC03的加入对熔融峰温影响不大，但能诱导B．PP晶的形成，在熔融曲线上出现双峰。加入2口hfAA改性会减弱纳米CaC03对PP的异相成核作用，AA用量增大后，对纳米CaCOa／PP中PP结晶具有协同增强作

5、用，且随AA用量增加，PP的结晶温度和B．PP熔融峰的强度都提高。DCP存在下，AA接枝到PP上形成极性的AA．g-PP，起到成核作用，少量AA时就可使PP的结晶温度进一步提高；随AA用量增大B—PP熔融峰强度提高。与微米CaC03相比，纳米CaC03对PP起到更明显的异相成核作用；母料基体为粉状PP时，对PP结晶和熔融行为的影响更大。3．纳米CaCOJPP复合材料的结晶温度、结晶速率、结晶度等都大于纯PP的；1wt％纳米CaCOa含量时，就可显著提高结晶温度和结晶速率；随着复合材料中纳米CaCOa含量的增加，结晶温度和结晶速率还有可能提高；1wt％、2wt％和10wt

6、％的纳米CaCOa／PP复合材料的熔融曲线有B晶小熔融峰出现。力学性能试验表明，纳米CaCOa／PP的力学性能高于微米CaC03，]PP的；纳米CaC03对PP具有增强增韧作用；母料基体为粉料体系的拉伸和冲击性能高于母料基体为粒料体系；粒径小的纳米CaC03复合体系的弯曲性能更好。4．AA改性纳米CaCO；PP母料的加入同样能对PP起到异相成核作用，提高结晶温度、结晶速率和结晶度，但改性后复合材料的B熔融峰基本都消失；等用量纳米CaC03下，AA含量较大时，结晶温度和结晶速率更大：AA和纳米CaC03对PP有协同的异相成核作用，二者的用量达到一定比值时，对PP的协同异相

7、成核作用最大eAA改性纳米CaCOgPt'复合材料的力学性能大于未改性1I中山大学硕士学位论文反应性单体改性纳米CaCOa／PP的结蝗皇壁!L一塑星体系的。5．DCP存在下制备的AA改性纳米CaC03，PP母料的加入能对PP起到非常显著的异相成核作用，明显提高结晶温度和速率；AA用量为2phfAA时，异相成核作用最强；AA改性复合材料基本都出现了明显的13晶熔融峰，而且随着AA用量增大，小熔融峰强度增大。与未改性纳米CaCO：PP复合材料相比，改性纳米CaCO∥PP复合材料的结晶温度更高，过冷度更小；与未加引发剂体系相比，加有引发剂体系在