聚甲基乙撑碳酸酯复合材料的制备及性能研究

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近年来,伴随着经济水平的不断发展,同时出现了能源枯竭、气候变化、环境污染等一系列全球性问题。正是在这样的背景下,由二氧化碳与环氧丙烷共聚合成的全降解塑料聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)成为世界范围内的研究热点。一方面,合成PPC能固定二氧化碳,缓解“温室效应”;另一方面,PPC在适宜的条件下能全部降解,不会对环境造成污染。但是PPC的分子链为柔性脂肪族碳酸酯结构,玻璃化转变温度比较低,且是非结晶型聚合物,力学性能较差,限制了该材料的广泛应用。因此,对PPC进行增强改性,拓宽其应用范围,具有非常重要的意义。   本论文通过熔融共混的方法制备了一系列2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)增容的聚甲基乙撑碳酸酯/埃洛石纳米管复合材料(PPC/HNT),并对复合材料的力学性能、热性能、微观形貌进行了表征。当HNT作为填料加入到PPC基体中,管状HNT与PPC分子链通过物理缠绕及相互间的氢键作用,对材料起到一定增强的作用。在此基础上,加入增容剂TDI使HNT表面的羟基和PPC的端羟基反应,改善界面的相容性。随着TDI的含量的增加,材料的拉伸强度有明显提高;耐热性能方面有一定程度的改善。从材料的微观形貌图可以看到,TDI可以使HNT与PPC基体产生化学键合,HNT被包覆在PPC分子链段周围,从而更好地起到增强作用。   通过溶液共混制备了一系列纳米二氧化硅增强的聚甲基乙撑碳酸酯复合材料(PPC/SiO2),并考察复合材料机械性能、热性能和微观形貌的变化。实验结果表明SiO2的掺入有助于提高复合材料的拉伸强度和热稳定性;对材料的玻璃化转变行为则没有明显的影响;在含量低于5%的情况下,少量的无机粒子对PPC分子链起润滑的作用,提高材料的熔融指数。   利用三螺杆挤出机制备了一系列二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)增容的聚甲基乙撑碳酸酯/聚乳酸/埃洛石纳米管(PPC/PLA/HNT)复合材料。测试结果表明,HNT的加入有利于提高复合材料的力学性能。热性能方面,过量的HNT对材料的热稳定性有负面的影响;大量HNT的掺入会影响PLA的结晶行为,不利于材料机械性能和热性能的提高。扫描电镜图显示,HNT与PPC混合相对均匀,与PLA混合较差。在不改变增容剂添加量的情况下,过量的HNT与基体的界面接触状况得不到改善,出现一定程度的分相。
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