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聚甲醛(POM)作为一种工程塑料,具有良好的自润滑性、优异的力学性能、易成型等特点,具有广阔的应用前景。由于聚甲醛的特殊的分子链结构,造成了聚甲醛的结晶度高、表面能低、表面附着力差,POM改性仍然吸引着大量研究者的目光。论文针对聚甲醛的难喷涂的难题,通过添加丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)对POM进行改性。研究了POM/ABS、POM/ABS/CaCO3、POM/ABS/MPEG复合材料的表面喷涂性能,并利用分子动力学模拟技术对POM/ABS复合材料的表面喷涂机理进行了分析研究,为POM基可喷涂材料应用开发奠定了一定的理论与技术基础。 POM/ABS复合材料性能研究结果表明:(1)ABS的加入能够显著提高POM的表面喷涂性能,加入25份的ABS能够使POM的附着力等级由5级(最低级)提高到0级(最高级);复合材料与丙烯酸油漆的附着力随着放置时间的增加而增加,放置7天后达到最佳水平;喷涂后对样品进行烘干处理,能够提高POM/ABS复合材料的附着力等级。(2)POM/ABS试样表面红外谱图出现了ABS的特征基团(-CN,-C=C-)的吸收峰,没有出现新的特征基团,说明试样与丙烯酸油漆未形成新的化学键,试样与丙烯酸油漆的附着是物理吸附。 POM/ABS/CaCO3复合材料性能研究结果表明:(1)CaCO3的加入能够缩短复合材料与丙烯酸油漆附着力达到0级的放置时间,加入5份的CaCO3后,附着力达到0级的时间由原来的7天缩短为5天。(2)DSC结果表明POM/ABS/CaCO3复合材料与丙烯酸油漆的附着力为非键力。材料的结晶度随着CaCO3含量增加而降低。(3)CaCO3的加入会提高复合材料的分解温度,5份的CaCO3使材料的分解温度提高了20℃。 选用聚乙二醇单甲醚(MPEG)改善POM与ABS的相容性,实验结果表明:(1)相容剂MPEG增加了复合材料的表面极性,MPEG的加入能够提高复合材料与丙烯酸油漆的附着力。(2)与POM/ABS(75/25)复合材料相比,POM/ABS/MPEG(75/25/1.5)复合材料的拉伸强度提高了6.27%,材料冲击强度提高了16.3%。(3)复合材料的分解温度随着相容剂的增加而增加。当添加1.5份MPEG时材料的分解温度由324℃提高到342℃,分解温度增加了18℃。 采用分子动力学模拟技术对POM/ABS进行表面喷涂机理研究,结果表明:(1)POM/ABS复合材料与丙烯酸油漆的结合能随着ABS的增加而增加,该结果与实验中POM/ABS复合材料附着力测试结果相吻合。(2)POM/ABS复合材料表面与丙烯酸油漆之间未形成化学键,基体层与漆层之间的分子相互作用是层间分子的非键相互作用,范德华力对基体层与油漆层之间的相互作用贡献大于静电力,并且随着ABS加入,这种趋势更加明显。 综上所述,ABS的加入显著提高POM的表面喷涂性能;POM基复合材料与丙烯酸油漆的作用是物理吸附;MPEG的加入能够改善POM与ABS的相容性,提高复合材料的力学性能。