聚合物凹凸棒石纳米复合材料制备与性能

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1、浙江工业史学硕士学IIIIIIIIIIII1111IIIIlUIY1776543聚合物／凹凸棒石纳米复合材料制备与性能摘要凹凸棒石(A]rT)是一种一维棒状硅酸盐矿物，表面极性强易团聚，在与聚合物加工过程中易破碎，这限制了它的应用。本文采用如下两种方法对A：丌进行有机改性，提高ATT在聚合物中的相容性：1)硅烷偶联剂(KH570)改性A1盯，并用聚烯烃弹性体(POE)包覆触盯制备母粒：2)机械共混过程中，甲苯．2，4．二异氰酸酯(TDI)原位反应改性ATT。首先采用熔融共混法制备聚丙烯(PP)／ATF二元复合材料及PP／ATT

2、／POE三元复合材料，考察了POE／ATT母粒协同增强聚丙烯(PP)，系统地研究了复合材料的力学性能、流变性能和结晶性能。力学性能研究结果表明：在PP／ATT二元纳米复合材料中，未改性ATT与ATT-KH570均能提高PP的拉伸强度，但是在相同凹凸棒石含量下，PP／ATT-KH570复合材料的拉伸性能提高更明显；未改性ATT未能提高PP的冲击强度，而PP／ATT-KH570的冲击强度则随着ATT-KH570含量提高先增加后降低，并在ATT-KH570含量为1％时达到最大值。在PP／ATT-KH570／POE三元纳米复合材料中，

3、当固定PP／ATT-KH570比例为100／5时，POE含量达到5％，复合材料冲击强度为8．91KJ／m2，与未加POE体系相比提高了21．10％；当POE含量增加到15％时，复合材料冲击强度提高了44．80％，并且其拉伸强度基本得到保持，说明POE和ATT-KH570对PP具有明显的协同增韧增强效果。流变性能测试表明，在低的剪切速率下，ATT-KH570对复合材料的流动性能有较好的改善。DSC分析结果表明，POE和ATT．Im570均能有效地促进PP结晶，并且A兀’-KH570／POE母粒对PP具有更有效的协同浙江工业大学硕

4、士学位论文异相成核促进作用。论文进一步通过机械共混的方法TDI原位改性ATT，以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基体，成功制备了PMMA／ATT纳米复合材料。原位改性凹凸棒石在PMMA中分散均匀，纳米粒子的形貌(一维棒状)得到保持，纳米复合材料的力学性能、热性能均有大幅提高。傅里叶红外仪和扫描电镜的结果显示，TDI原位改性的触盯有较高TDI表面接枝率。采用透射电镜(TEM)观察纳米复合材料结构时发现，TDI可使ATT在共混过程中原位表面改性，并使A1盯在基体中达到均匀分散。随着原位改性凹凸棒石含量从O到6％变化，复合材料的力学性

5、能先增加后减少，并在3％时拉伸强度达到最大值，比纯PMMA提高了19％，在2％时无缺口冲击强度达到最大值，比纯PMMA提高了31％。当在PMMA中加入2％的原位改性凹凸棒石时，因为ATT阻碍了PMMA的链段运动，使其玻璃化转变温度提高了13．20。C，复合材料失重10％的分解温度较纯PMMA提高了73．47℃。关键词：凹凸棒石(ATT)，聚丙烯(PP)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，表面改性，纳米复合材料n浙江工业大学硕士学位论文STUDYONPOLYMER／ATTAPULGITENANOCOMPOSITESABSTRACTT

6、heattapulgite(ATT)clayisalinearhydratedmagnesiumaluminumsilicate．Itiseasytoaggregateandfractureduringthemechanicalmixing，whichlimitesitsapplicationinpolymercomposition．Inthepresentwork，tWOapproacheswereappliedforimprovingthecompatibilitybetWeenKnandpolymermatrix：fir

7、stly,apolyolefmelastomer(POE)／ATTmasterbachforpolypropylenematrixwasprepared，andsilanecouplingagentKH570Wasselectedfor叁矾modification；secondly,an／ns／tumodificationofATTclaybytoluene一2，4一di-isocyanate(TDI)wasemployed,thereforepolymethylmethacrylate(PMMA)／ATrnanocompos

8、iteswerepreparedbymechanicalmixing．Polypropylene(PP)／ATT-KH570／POEternarycompositesandPP／ATT-KH570binarycompositeswerepreparedbymeltblendi