论文部分内容阅读
聚碳酸亚丙酯(PPC)类属于脂肪族聚碳酸酯,具备优异的可生物降解性。其在合成过程中对温室效应的气体二氧化碳的创新性应用,使其成为一种可持续能源发展的潜力材料。由于分子链结构导致性能方面如玻璃化温度、热降解温度较低,力学性能不佳,PPC在工业上的应用受到一定局限。本文研究了埃洛石纳米管(HNTs)改性PPC纳米复合材料的制备过程,及PPC/HNTs纳米复合材料在热稳定性、力学及流变性能上的变化。并创新性的将环氧体系与PPC纳米复合材料体系结合制备了新型的PPC纳米复合材料,在PPC纳米复合材料改性领域做出了新的探索。本文首先研究了埃洛石纳米管的改性方法,利用带有环氧端基的硅烷偶联剂KH-560改性埃洛石纳米管,采用熔融共混的工艺制备了PPC埃洛石纳米复合材料(PPC/HNTs)以及PPC改性埃洛石纳米复合材料(PPC/m-HNTs)。利用多种表征手段对两种PPC复合材料的热稳定性、流变性、基体分散性等多种性能进行了对比分析。结果表明KH-560成功接枝到HNTs上,m-HNTs可以在PPC基体中更加均匀的分散。相对于PPC/HNTs复合材料,添加改性的m-HNTs使得PPC/m-HNTs复合材料的热稳定性得到提升,拉伸性能也有所加强。本文接着以硅烷偶联剂上的环氧端基为固化点,引进了咪唑环氧固化剂2-乙基-4-甲基咪唑(EMI-2,4)及扩链剂二苯甲烷二异氰酸酯(4,4’-MDI),通过熔融共混、反应固化的方式制备了PPC/mHNTs/EMI以及MDI扩链改性的PPC/m-HNTs/EMI/MDI复合材料,对比研究了两种复合材料的流变性能、热稳定性及动态力学性能差异。结果发现EMI促进了PPC的降解,经过MDI扩链改性的PPC/mHNTs/EMI/MDI复合材料缓解了PPC的降解,相比纯PPC,PPC纳米复合材料的复数粘度和储能模量大大提升,热稳定性和动态力学性能也有显著提高。最后,从加工方法出发,用溶液为介质的“体积排除法”代替熔融共混,制备了PPC/m-HNTs/EMI复合材料,采用旋转流变仪,扫描电子显微镜及傅里叶红外光谱仪对比了不同改性方法制备的两种复合材料性能上的差异。结果发现,通过“体积排除法”制备的PPC/mHNTs/EMI复合材料在整个频率范围内储能模量有较大提升,较好的缓解EMI在熔融共混中对PPC降解造成的影响。扫描电镜测试结果显示溶液制备的复合材料体系存在的一些聚集网络结构,证明体系发生固化交联。