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聚合物共混技术是一种制备新性能高分子材料较为简单有效的方法,在工程和科学领域具有重要的应用价值。在众多共混物体系中,聚氧化乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯(PEO/PMMA)共混物一直是研究的热点。碳纳米管(CNTs)因具有较大的比表面积、高模量、高强度、良好的热稳定性等优点,常被用来作为填料扩展和改善聚合物的性能。研究表明,复合材料的流变性能对聚合物内部结构的变化以及纳米填料的分散都很敏感。了解聚合物的流变和热机械性能对于改进聚合物复合材料的加工行为至关重要。本文采用熔融共混法制备了 PEO/PMMA共混物和PEO/PMMA/MWCNTs复合材料,详细的探索了不同组分共混物和不同MWCNTs浓度的复合材料的热机械性能和流变学行为及其作用机制,具体研究成果如下:(1)不同组分比PEO/PMMA共混体系的热机械性能和流变行为研究。DMA结果显示各组分PEO/PMMA共混物均显示出单一的玻璃化转变温度CTg),表明了 PEO/PMMA共混物的相容性。另外,损耗模量峰值向高温方向的偏移表明PMMA的添加改善了共混物的耐热性。对共混体系结晶行为的研究表明,PMMA的加入显著抑制了复合材料的结晶性能。通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对共混物的内部结构进一步分析发现,PEO/PMMA共混物体系的相容性是由于摘效应,而非焓效应。流变实验结果显示PEO/PMMA共混物表现出了与纯PEO相类似的流变行为,各组分共混物的储能模量(G’)和损耗模量(G")对动态频率(ω)的双对数曲线的低频末端区域均符合末端标度规则,PMMA的加入在PEO/PMMA共混物中起到增强熔体黏弹性的作用。(2)不同CNTs含量的PEO/PMMA/MWCNTs复合材料的热机械性能及流变行为研究。DMA结果显示MWCNTs的添加使得复合材料体系的Tg向高温方向轻微偏移,表明MWCNTs抑制了升温过程中聚合物分子链的运动。对复合体系结晶行为的研究表明,MWCNTs的加入大幅度提高了复合材料中PEO的结晶能力,促进了 PEO的结晶。此外,广角X射线衍射(WAXD)结果中PEO/PMMA/MWCNTs 复合材料与纯PEO具有完全相同的结晶峰,表明复合材料的晶型与纯组分一致。微观结构表征和流变实验结果表明,较低含量的MWCNTs在基体中均匀分布,当MWCNTs含量达到4wt.%时,MWCNTs在基体聚集形成微米级“团簇”,这些团聚体及纳米颗粒通过基体相互搭接形成了逾渗网络结构。高浓度的MWCNTs在基体中充当缠结剂抑制了聚合物链的松弛,使得低频处复合材料的模量和黏度大幅度提高,出现类液-固转变。蠕变-恢复实验结果显示MWCNTs的加入提高了复合材料的熔体弹性;4 wt.%MWCNTs含量的复合体系的零剪切黏度不存在,表明了较高纳米填料浓度下MWCNTs大网络的形成。此外,热重分析(TGA)结果显示低浓度的MWCNTs提高了复合材料的热分解温度。