论文部分内容阅读
本论文制备出系列端基功能化聚乙烯,利用其插层改性层状硅酸盐,共价接枝改性纳米二氧化硅、纳米银和石墨烯,研究了改性纳米材料在聚乙烯中的分散性。结果表明,端基功能化聚乙烯能有效插层或接枝到纳米材料上,大幅度提高了纳米材料在聚乙烯中的分散性。 1、磺酸钠封端聚乙烯插层改性水滑石及其HDPE复合材料 磺酸钠封端聚乙烯(PE-SO3Na)与十二烷基磺酸钠改性的水滑石(SDS-PE)进行阴离子交换插层反应,得到聚乙烯改性的水滑石(PE-LDH);PE-LDH与高密度聚乙烯(HDPE)进行熔融密炼共混,制备出聚乙烯/水滑石纳米复合材料,SEM和TEM表明,改性后的水滑石在聚乙烯基体中分散性显著提高。 2、端基功能化聚乙烯接枝改性纳米二氧化硅及其LDPE复合材料 将四氯化硅(SiCl4)与二氧化硅(SiO2)反应得到Si-Cl活化的二氧化硅(SiO2-SiCl3),SiO2-SiCl3与羧酸钠、羟基、硅氧基、环氧基端基功能化的聚乙烯反应得到聚乙烯接枝二氧化硅; TGA结果表明:环氧封端聚乙烯与SiO2-SiCl3反应活性最高,聚乙烯接枝率高达41.4 wt%。复合材料LDPE/SiO2的透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)表明,改性二氧化硅在聚乙烯基体中分散均匀,其粒径大小在100-300 nm;其流变行为说明接枝到二氧化硅表面的聚乙烯链与基体LDPE的相互作用很强;聚乙烯接枝带来的二氧化硅分散性对复合材料的热性性能影响很小。 3、巯基封端聚乙烯接枝改性纳米银及其HDPE纳米复合材料 采用巯基封端聚乙烯和纳米银直接反应,拉曼光谱和光电子能谱(XPS)表征结果表明产生了S-Ag键。改性后的Ag颗粒在溶剂中分散良好,抗沉降性能提高。将改性的Ag纳米粒子分散到聚乙烯中,SEM表征结果显示改性纳米银在聚合物中均匀地分散,聚乙烯接枝增强了纳米银与聚合物基体的亲和性。 4、聚乙烯接枝石墨烯及其聚乙烯纳米复合材料 将三甲氧基硅烷封端聚乙烯(PE-MPTS)与三甲氧基硅烷修饰的石墨烯(G-MPTS)共缩合,得到聚乙烯接枝石墨烯,聚乙烯接枝率较低(11.5wt%)。将巯基封端聚乙烯与石墨烯在微波辅助条件下进行巯基-烯加成反应,所制备的聚乙烯接枝石墨烯的聚乙烯接枝率可达35.7wt%;拉曼光谱的测试表明,改性石墨烯的石墨化程度降低。聚乙烯接枝石墨烯与低密度聚乙烯熔融共混制备聚烯烃石墨烯复合材料。复合材料的脆断断面表明:石墨烯在聚乙烯基体中实现良好分散,聚乙烯接枝改善了石墨烯与基体间的亲和性。 5、梳型聚乙烯的合成 端双键聚乙烯与3-巯丙基甲基二甲氧基硅烷在自由基引发条件下,通过巯基-烯加成点击化学反应得到二甲氧基硅烷封端的聚乙烯(PE-TDMS)。PE-TDMS在马来酸酐丁基锡催化作用及不同的反应时间下,得到结构明确且不同分子量的梳型结构聚乙烯B-PE。采用了光电子能谱、核磁氢谱和固体核磁硅谱分析梳型聚乙烯B-PE的结构,其结果表明,PE-TDMS端基硅氧烷水解缩合得到高分子量的梳型聚乙烯。GPC测试表明:PE-TDMS水解缩合后分子量明显增加,并且随着反应时间的增加,B-PE的分子量在5946 to27684 g/mol变化,分子量分布保持较低水平(1.5~2.4)。