聚丙烯/聚烯烴彈性體/納米SO2復合材料的制備與性能研究

第29卷第2期膠體與聚合物VoL29 No 2011年6月Chinese Jourmal of Colloid polymerJun.2011DO:l0.3969fiss009-1815.201.02007聚丙烯/聚烯烴彈性體/納米SO2復合材料的制備與性能研究鄧志1蔡芳昌12楊莉1胡萍1廖和興1劉志偉1文勝(1湖北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院武漢430062;2功能材料綠色制備與應用教育部重點(diǎn)實(shí)驗室武漢4300623孝感學(xué)院化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院湖北孝感432000摘要通過(guò)熔融擠出法制備了一系列聚丙烯Py聚烯烴彈性體 (POEy納米SiO2復合材料,利用差熱掃描量熱儀(DSC、電子拉伸機、懸臂梁沖擊試驗機等對復合材料進(jìn)行了表征,分析了聚烯烴彈性體和納米SO2對聚丙烯的熱性能和力學(xué)性能的影響。結果表明:當納米SiO2的用量為3%時(shí), PP/POE/納米SO2復合材料的拉伸強度達到最大,此時(shí)的沖擊強度是最低;POE和納米SiO2對PP均有成核作用,兩者的加入提高了PP的結晶溫度,但納米SO2的加入使 PP/POE復合體系的熔點(diǎn)略有降低。關(guān)鍵詞:聚丙烯;聚烯烴彈性體;納米SiO2中圖分類(lèi)號:TQ325文獻標識碼:A文章編號:10091815(2011)2006903聚丙烯(PP)是一種產(chǎn)量大、價(jià)格低廉、綜合12樣品的制備性能好的通用塑料,應用范圍廣泛。但是如將聚首先將納米SO2母料在溫度為80℃的恒溫丙烯作為結構材料使用,其強度和模量就明顯不千燥箱中干燥4h,然后與PP混合均勻后加入雙如工程塑料。因此世界各國對聚丙烯的改性研螺桿式擠出機料斗,經(jīng)雙螺桿加熱擠出后,經(jīng)過(guò)究十分活躍,相繼開(kāi)發(fā)了通過(guò)不同方法制備的、水槽冷卻后牽引至塑料切粒機切成顆粒,然后放具有不同特性的改性P,以在一定場(chǎng)合替代工程人80℃恒溫箱中干燥4h塑料。在眾多的PP改性技術(shù)中,采用納米材料改13測試與表征性為近年來(lái)P改性的研究熱點(diǎn)。將納米級的1.31拉伸性能測試利用U3B1-500KB萬(wàn)能材填料通過(guò)各種手段均勻地分散到PP基體中,利料試驗機測定,樣條規格為寬度x厚度=4mmx用納米粒子的小尺寸效應、大的比表面積以及強1mm,樣品夾距為30mm,測試條件:拉伸速率為的界面作用力,將填料的剛性、尺寸穩定性和熱50mm/min,室溫環(huán)境相對濕度為60%~80穩定性與聚合物的韌性加工性及介電性完美地132沖擊強度的測定按GB/T164201996方法,結合起來(lái),可望獲得優(yōu)異的綜合性能。采用XCJ50 CHARPY型懸臂梁沖擊機進(jìn)行測由于納米SiO2、CaCO3等一些無(wú)機納米材料試,試樣為帶有型缺口的標準樣條。比較便宜在適當添加聚烯烴彈性體(POE)的同133熔點(diǎn)和結晶溫度的測試采用DSCQ100時(shí)添加少量納米Sio2對聚丙烯進(jìn)行增韌增強,可差熱掃描量熱儀測定。N2保護下,以20℃/min升顯著(zhù)提高聚丙烯的綜合性能。本文研究了納米溫速率從40℃升至200℃,以消除熱歷史;淬火SiO2的用量對PPOE納米SO2復合材料性能后再以10℃/min的升溫速率從40℃升至200℃的影響。記錄復合材料的熔融曲線(xiàn);最后,從200℃以1實(shí)驗部分10cm的產(chǎn)中圍在和掃描圖譜作為結晶由11主要原料CNMHG聚丙烯樹(shù)脂(P),工業(yè)級,韓國LG;聚烯烴彈性體(POE),工業(yè)級,韓國LG;納米SO2,工業(yè)收稿日期:2010112級,江西省新余市思遠礦業(yè)有限公司。膠體與聚合物第29卷2結果與討論合材料沖擊性能的主要因素,納米SiO2的粒徑21復合材料的拉伸性能分析小,比表面積大,與基體樹(shù)脂有更大的接觸面積納米SO2用量對復合材料的拉伸屈服強度交互式與基休粘合更牢,這使得沖擊強度增大。及拉伸斷裂伸長(cháng)率的影響如圖1所示。由圖可知除了納米S2對PP的改性作用外,POE加人對隨著(zhù)納米SO2用量的增多,PPOE復合體系的復合材料的性能的改善也起到一定作用,納米斷裂伸長(cháng)率呈先減小后增大趨勢,而拉伸強度呈SiO2和POE對PP的改性起協(xié)同作用。先增大后減小的趨勢。當納米SO2含量小于3%時(shí),拉伸強度的增大趨勢明顯,而斷裂伸長(cháng)率遞減趨勢顯著(zhù);當含量大于3%時(shí),拉伸強度緩慢降低,而斷裂伸長(cháng)率則呈現平緩增大。其原因是隨著(zhù)納米SO2的加入,通過(guò)無(wú)機粒子活性表面和活性原子中心與高分子鏈的作用力形成絲網(wǎng)狀連接結構,從而提高了復合材料的拉伸強度。納米siO2的含量較低時(shí),誘發(fā)異相成核,使復合體系的結晶度增大也是拉伸強度增強的一個(gè)重要原圖2納米Sio2對復合材料沖擊強度的影響因。而當納米SO2的含量過(guò)大形成團聚體至一定23復合材料的結晶溫度分析尺寸時(shí),團聚體尺寸超過(guò)裂縫內部空隙,納米siO2粒子不能進(jìn)入,不能使裂縫轉化為銀紋,且此時(shí)納米SiO2誘發(fā)結晶的作用并不明顯,因而使材料強度變差。圖3納米SiO2用量對復合材料結品溫度的影響納米sO2用量對復合材料結晶溫度的影響如圖3所示。由圖可知,POE和納米SO2的加人圖1復合材料拉伸性能及斷裂伸長(cháng)率曲線(xiàn)都能使PP的結晶溫度提高,這是說(shuō)明POE和納米SiO2對PP都有成核作用,使結晶度增大,結晶22復合材料的沖擊性能分析溫度升高。但是,隨著(zhù)納米Sio2含量的變化,兩者納米SiO2用量對復合材料的沖擊強度的影對PP成核影響的程度不同。當納米SO2含量小響如圖2所示。由圖可知當納米SO2用量低于于3%時(shí)體系的結晶溫度依次升高這是因為在3%時(shí),復合材料的沖擊強度隨納米SO2用量的納米SO2濃度較低時(shí)時(shí),POE和納米S2同時(shí)增加而減小,當納米So2的量超過(guò)3%時(shí)復合起著(zhù)成核劑的作用,有利于結晶;而當納米SO2材料的沖擊強度隨著(zhù)納米SO2用量的增加而增濃度高時(shí)(大于3%)時(shí)納米SO2不能起成核劑大。當納米SO2用量為3%時(shí)復合材料的沖擊性的作用,甚至阻礙了PP結晶,此時(shí)只有POE結能達到最差為32KJ/m2當納米So2的含量較PP的結晶有促進(jìn)作用復合材料的結晶溫度有所低時(shí),納米SO2的加入主要起到了成核劑的作用,使聚合物的結晶提高則大分子鏈之間的作中國煤化工用力增大,使分子鏈的活動(dòng)能力減弱,對材料的CNMHG點(diǎn)的影響如圖韌性不利。隨著(zhù)納米SO2含量的增加納米SO24所示。由圖可以知,隨著(zhù)納米SO2含量的遞增,與塑料樹(shù)脂的相互作用越來(lái)越強并成為影響復復合體系熔點(diǎn)在149℃左右波動(dòng),并整體呈下降鄧志等:聚丙烯/聚烯烴彈性體/納米SiO2復合材料的制備與性能研究趨勢但下降不太明顯說(shuō)明納米SO2的加入對參考文獻復合體系的熔點(diǎn)沒(méi)在太大影響。[聶穎肖明世界聚丙烯的供需現狀及發(fā)展前景團門(mén)化工科技市場(chǎng)2008,31(3):5-10[2]任巨光竇強我國聚丙烯增韌改性進(jìn)展U現代塑料加工應用2002,14(3)42~46[] Karger K J. Polypropylene structure and morphology [M]Cambrige: Great Britain University Press, 1995[4]王麗,趙偉.聚丙烯交聯(lián)改性的研究[塑料制造,[5]晉日亞賀增聚丙烯的改性[現代塑料加工應用,200013(1)62-64[6]Kazya O, Toru F, Yuzo Y. Development of圖4不同配比復合材料的熔點(diǎn)bamboo-based polymer composites and their mechanical3結論properties [] Composites Part A: Applied Science an在力學(xué)性能上,隨著(zhù)納米SiO用量的增多,[mywa,cemL, Alexander B M et aL.PP/POE復合體系的拉伸強度先增大后減小,沖擊強度先減小后增大,當納米SO2的用量為3% nanocomposites. Polypropylene and polystyrene時(shí),PPOE納米SO2復合材料的拉伸強度達到nanocomposites[J]. J Am Chem Soc, 2000: 1866-1873最大,此時(shí)的沖擊強度是最低的。在熱性能方面[8]何葉爾李力關(guān)肇基著(zhù)聚丙烯樹(shù)脂的加工與應用MPOE和納米SiO2對P均有成核作用,從而兩者北京中國石化出版社194的加入提高了P的結晶溫度,但是納米SO2的任顯誠白蘭英王貴恒納米CaCO3增強增韌聚丙烯加入使PPOE復合體系的熔點(diǎn)有所降低,只是1o周火鵬楊莉同禮成等巖丙烯/聚烯烴彈性體共混這種降低不是太明顯,這大大地擴寬了PP的使物的制備與性能研究門(mén)膠體與聚合物,200,27(4用范圍。Preparation and Properties of PP/PoE/ nano-SiO2 CompositesDENG Zhi, TSAI Fangchang, YANG Li, HU Ping, LIAO Hering, LIU Zhiwei, WEN Sheng'(1 Faculty of Materials Science and Engineering, Hubei University Wuhan 4300622 Ministry-of-Education-Key Laboratory for the Green Preparation and Application of Functional Materials, Wuhan 430062;3 Faculty of Chemistry and Materials Science, Xiaogan University Xiaogan 432000)Abstract: A series of Polypropylene(PP)/polyolefin elastomer(POE)nano-Sio composites wereprepared by melt extrusion. The effects of Polyolefin elastomer and nano-SiO2 on the thermal and mechanicalproperties of the obtained composites were characterized by differential scanning calorimetry DSC)and thetensile test. The results showed that the tensile strength of the composites reached the max value and theimpact strength of composites was the minimum when the content of nano-Sio2 was 3%. The crystallizationtemperature of the PP was improved by the nucleation function of POE and nano-Sio,, but the melting pointof the composites decreased with the content of nano-SiO2 creasing.Key words: Polypropylene; Polyolefin Elastomer; Nano-SiOz中國煤化工本文引用格式:鄧志蔡芳昌,楊莉,等聚丙烯/聚烯烴彈HCNMHG與性能研究t膠體與聚合物201.2):6971