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本课题采用一种新型的有机小分子,通过热机械法对炭黑(CB)表面进行接枝改性。并将所制备的接枝炭黑(GCB)加入PP基体中,制备了PP/GCB复合材料。论文主要从GCB在PP基体中的分散性,对PP结晶行为的影响及与PP基体界面结合性等方面讨论,研究了与普通CB相比,GCB填充的PP复合材料在力学性能和其他应用性能上所具有的优越性。
TEM与SEM结果表明,GCB比CB具有更小的粒径,并且在PP中能更好的分散。PP-g-MA作为相容剂,有效的限制了GCB在PP基体中含量较大时出现的团聚。热分析结果表明,CB与GCB都能对PP基体的结晶行为产生影响,后者的影响更加显著。GCB能够有效的促使PP发生异相成核,加快PP的结晶速率,使结晶温度提高和晶粒细化。PP-g-MA的加入导致PP/CB,PP/GCB复合材料的结晶温度向低温方向移动,并且使结晶生长速率下降,PP/GCB/PP-g-MA体系的结晶生长速率下降最多。
通过动态力学分析(DMA)可知,GCB与PP基体间具有更好的界面结合性。CB和GCB都能使PP的储能模量增加,在低温下增加幅度较大,GCB的影响更显著。CB,GCB的加入使PP的β转变温度(Tg)向低温方向移动,有利于提高PP的韧性。PP-g-MA的加入有利于储能模量进一步增大。力学性能结果表明,在GCB含量较小时,PP/GCB复合材料的冲击强度,拉伸强度和弯曲强度同时得到了提高。随着GCB含量的增加,冲击强度和拉伸强度都出现了明显的下降。PP-g-MA有利于提高GCB与PP间的相容性,可防止GCB含量较大时出现力学性能的大幅度下降。
另外,流变分析,紫外光谱分析,表面性能分析和热变形温度测试结果表明,由于GCB具有更小的粒径和在PP基体中能均匀的分散,PP/GCB复合材料表现出了良好的加工性能,吸光性能,抗紫外性能,表面性能和耐热性能。