论文部分内容阅读
无机刚性粒子增韧聚合物是具有广泛应用前景的研究领域之一。本论文以改善碳酸钙(CaCO3)与聚丙烯(PP)基体的相容性和界面粘结为目的,采用本课题组专利方法——原位固相接枝法对CaCO3表面进行改性。即先用马来酸酐(MAH)或丙烯酸(AA)对CaCO3表面进行预处理,在其表面引入活性双键基团；然后引发CaCO3表面的MAH或AA与聚丙烯蜡(PPW)进行接枝反应,从而将PPW以MAH或AA为“桥梁”化学键合在CaCO3表面,制得CaCO3-MAH-PPW或CaCO3-AA-PPW粒子,并将其应用于PP的二元、三元体系的填充改性上,以期获得力学性能优良的复合材料。本学位论文第一章选用MAH为“桥梁”制得CaCO3-MAH-PPW粒子,将PP/CaCO3-MAH-PPW复合材料与添加相容剂聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)的PP/PP-g-MAH/CaCO3复合材料进行各项性能的比较。结果表明,PP/CaCO3-MAH-PPW复合材料中CaCO3-MAH-PPW粒子分散性良好,与PP基体具有适宜的界面粘接,复合材料表现出较高的冲击、弯曲和加工性能；PP/PP-g-MAH/CaCO3复合材料中CaCO3分散性较差,但其与PP基体具有较强的界面粘接,复合材料表现出较高的拉伸和耐热性能以及结晶温度。本学位论文第二章通过改变PPW的用量制得三种不同接枝率的CaCO3-MAH-PPW,以此调节CaCO3-MAH-PPW与PP基体的界面相互作用,研究其对复合材料性能的影响。结果表明,随着PPW接枝率的提高,CaCO3-MAH-PPW与PP基体之间的界面相互作用先增大后减小,只有接枝率适中时,二者的界面相互作用达到最强。随着PP与CaCO3-MAH-PPW界面相互作用的增强,复合材料的拉伸、冲击强度逐渐增大；玻璃化转变温度(Tg)、损耗模量(E″)和维卡软化点逐渐降低；结晶度逐渐增大,但其表面的PPW层会阻碍CaCO3对PP的异相成核作用,使结晶温度降低。本学位论文第三章选用AA为“桥梁”制得的CaCO3-AA-PPW粒子,与PP、三元乙丙橡胶(EPDM)通过两种不同的加工混合工艺(一步法：CaCO3、EPDM直接与PP混合、挤出、造粒、注射制成测试样条；两步法：CaCO3与EPDM先在双辊开炼机中混炼,然后再与PP混合、挤出、造粒、注射制成测试样条)制备PP/EPDM/CaCO3三元复合材料。研究了CaCO3-AA-PPW的表面性能,并通过热力学、动力学参数预测复合材料中可能形成的分散形态,以阐明复合材料宏观性能与微观形态的关系。结果表明,CaCO3-AA-PPW表面极性降低,与PP、EPDM的相容性变好；从热力学因素考虑,CaCO3-AA-PPW更容易分散在PP相中,和EPDM形成单独分散结构；动力学因素表明,“两步法”工艺可以减缓CaCO3-AA-PPW从EPDM中迁出而有利于形成以CaCO3-AA-PPW为核、EPDM为壳的核-壳结构,这一结果通过电镜得到证实；核-壳结构使复合材料的各项力学性能均得到提高,尤其是在复合材料韧性方面,并且随着核-壳结构的增加,复合材料的韧性也随之增加,但这种核-壳结构不利于复合材料熔体流动速率的提高。