论文部分内容阅读
聚丙烯（PP）是一种综合性能优良的热塑性树脂，应用领域宽广，具有良好的发展前景，是四大合成纤维原料之一。PP纤维制品具有质轻、强度高、耐腐蚀等优点，人们采用共混改性方法，相继开发了抗菌、抗静电、远红外等改性PP纤维。但以PP为基体，纳米二氧化钛（TiO2）为光催化改性剂，制备PP光催化纤维的技术及应用尚在研究中。纳米TiO2降解性能对有机分解对象具有无选择性，对于PP纤维，由于其本身就是有机物，若将纳米TiO2直接应用于PP纤维改性，必须解决其对纤维基体的降解问题、粒子本身的团聚、共混物的可纺性等技术难题。通过二氧化硅（SiO2）无机多孔膜的包覆，不仅能阻隔纳米TiO2与有机基体的直接接触，使基材得到有效的保护，而且改性粒子仍保有光催化活性，其分散性也得到提高。本文以PP树脂为基体，以液相沉积法制备的SiO2包覆纳米TiO2核壳粒子（SiO2@TiO2）为改性剂，用熔融共混法制备了SiO2@TiO2/PP复合材料。用透射电镜（TEM）、X射线能谱仪（EDS）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）来分析表征改性粒子的微观形貌与结构。采用毛细管流变仪、热台偏光显微镜、差示扫描量热仪（DSC）、X射线衍射仪（XRD）等测试手段，来分析SiO2@TiO2/PP复合材料的流变性能、结晶性能和热性能。得到的结果如下：1.通过TEM测试可知，采用液相沉积法能够在纳米TiO2粒子表面包覆一层厚度均匀的SiO2薄膜。EDS和FT-IR测试结果表明，纳米TiO2粒子表面存在SiO2，且SiO2是以化学键键合的形式结合在TiO2粒子表面的。经过分散偶联处理的纳米SiO2@TiO2粒子与PP具有更好的兼容性，流动性较好，且经包覆处理后纳米粒子的分散性也得到一定的提高。2. SiO2@TiO2/PP共混物熔体属于非牛顿流体，改性剂纳米SiO2@TiO2粒子的加入不改变PP的流动类型，但增强了PP熔体的非牛顿性、增大了PP的流动阻力，且熔体的粘流活化能随改性剂用量的增大而增大。同时，该共混物熔体属于拉伸变稀型流体，共混物熔体的拉伸应力和拉伸粘度均随温度的升高而下降。拉伸流动活化能随拉伸应变速率的提高而降低，随改性剂SiO2@TiO2用量的增加，表观拉伸粘度逐渐增大。降解实验结果表明，经包覆SiO2后的纳米TiO2可减小TiO2本身对PP的热氧降解作用，使得在熔体加工过程中，纳米TiO2/PP复合材料的性质更为稳定，加工性能更好。3.改性剂纳米SiO2@TiO2的加入不会明显改变PP的结构，但会影响SiO2@TiO2/PP复合材料的结构规整性。随着纳米SiO2@TiO2含量的增加，PP的晶粒尺寸减小，结晶度提高，利于形成更为紧密的晶体结构。随着降温速率的提高，SiO2@TiO2/PP复合材料的半结晶时间t1/2减小，结晶峰顶温度Tp降低。经Jeziorny法和莫志深法对比研究，发现莫志深法比较适用于SiO2@TiO2/PP复合材料的非等温结晶动力学研究。