纳米无机粒子与橡胶填充高分子复合材料的研究-〖中山大学化VIP免费

第105页共10页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第105页共10页纳米无机粒子与橡胶填充高分子复合材料的研究周彤辉吴春蕾章明秋*（中山大学化学与化学工程学院，广州510275）摘要本研究利用纳米SiO2的表面活性，采用辐照引发单体聚合方法在粒子表面接枝上高分子链，并利用常规加工方法制备纳米SiO2/聚丙烯复合材料。用多种测试手段对接枝改性的纳米粒子进行了表征，研究了影响接枝反应的各种因素；对所得复合材料的力学性能进行了测试，借助SEM对缺口冲击断面的观察和偏光显微镜对复合材料的结晶形态观察；初步探讨了纳米SiO2﹑EPDM增强增韧聚丙烯的机制。结果表明，纳米SiO2和橡胶填充聚丙烯能够起到协同增韧增强的作用。关键词纳米SiO2；辐照接枝；橡胶；填充；共混法；增强；增韧聚丙烯是一种综合性能优良的通用热塑性塑料。其密度较小，机械性能如屈服强度﹑拉伸强度﹑压缩强度﹑表面硬度及弹性模量均较优异；并有突出的耐应力开裂性和耐磨性；有较好的耐热性能，具有优良的化学稳定性；易于加工，可用注射﹑挤出和中空成型等多种方法高效率地成型各种制品。但是，聚丙烯也存在一些不足之处，最大缺点是耐寒性差，低温易脆断；其次还存在收缩率大，制品尺寸稳定性差，容易产生翘曲变形；与传统工程塑料相比，聚丙烯还存在耐气候性差，耐光﹑热及抗老化性差，涂饰和粘合第二次加工性差等缺点。为了改进聚丙烯的性能，延长其使用寿命并扩大其应用范围，最有效的途径是发展聚丙烯的改性技术，如共混﹑填充﹑增强﹑成核﹑阻燃或多种技术复合，使聚丙烯高性能化或功能化[1]。填充改性是聚合物的主要改性手段之一,通过添加无机填料,使聚合物的刚性、耐热性、尺寸稳定性等得到改善。近年来,随着填料粒子的表面处理技术,特别是填料粒子的超微细化开发和应用,聚合物的填充改性已从最初简单的增量增强,上升到增强增韧的新高度;从单纯注重力学性能的提高,上升到开发功能性复合材料。将纳米粒子作为一类新兴填料,应用到聚合物的填充改性,开发高性能、具有特殊功能的复合材料,正是顺应了聚合物填充改性的发展潮流[2]。Masao在1982年研究了不同粒径**基金项目中山大学化学与化学工程学院创新化学实验研究基金项目(批准号:01015)资助第一作者周彤辉（1979年出生），男，中山大学化学与化学工程学院98级基地班指导教师章明秋教授Email:ceszmq@zsu.edu.cn吴春蕾博士Email:cep99wcl@student.zsu.edu.cn第106页共10页第105页共10页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第106页共10页SiO2填充PP体系。发现在相同填充量下，粒径越小，材料的拉伸强度越高。对所使用的三种纳米SiO2，在一定填充量范围内，材料的拉伸强度均高于PP的拉伸强度[3]。1.实验部分1.1试剂与仪器纳米二氧化硅粉末,苯乙烯为分析纯，丙烯酸乙酯为化学纯，甲基丙烯酸甲酯为化学纯，正庚烷为分析纯，丁酮为分析纯，聚丙烯，EPDM脂肪抽提器(伟业玻璃仪器厂),GH-10高速混合机(北京塑料机械厂),F场发射扫描电子显微镜(日本电子株式会社),SHJN-25同向双螺杆挤出机(南京航空航天大学信立塑料机械厂),CJ150M-2-NC注射机（顺德市震德塑料机械厂），TG-209/Victor-2热重/红外光谱联用仪（德国NetzschBruker公司），XJJ-5简支梁冲击实验机（河北省承德市实验机厂），HounsfieldTestEquipment（拉力实验机），傅立叶变换红外光谱仪（德国BRUKER公司），金相显微镜（WildLeitz中国有限公司）1.2实验过程向干燥好的纳米SiO2粒子中按比例加入一定量单体的丁酮溶液，充分搅拌后，密封，超声分散20分钟左右，采用60Co辐照源在空气气氛，室温下以不同的辐照剂量进行辐照接枝然后干燥。将接枝改性的SiO2纳米粒子﹑PPEPDM﹑组成配料在高速混合机上充分混合，经双螺杆挤出机熔融挤出后，切料后再注塑得到GB标准样条供性能测试。2.结果与讨论2.1纳米SiO2表面辐照接枝改性的研究2.1.1辐照剂量对纳米粒子表面接枝的影响从图1可以看出，增大辐照剂量，接枝率也相应的增大。这是由于辐照剂量增大，使的由于辐照而产生的活性点增多，因而SiO2纳米粒子的接枝率增大。从图2可以看出，随着辐照剂量的增大，...