無(wú)機(jī)納米材料改性聚丙烯研究進(jìn)展_第1頁(yè)
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1、1無(wú)機(jī)納米材料改性聚丙烯研究進(jìn)展無(wú)機(jī)納米材料改性聚丙烯研究進(jìn)展摘要:摘要:綜述了聚丙烯經(jīng)無(wú)機(jī)納米材料改性的方法,以及改性后的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性能、電性能和流變性能等都得到改善。并且綜述了無(wú)機(jī)納米材料改性聚丙烯的研究進(jìn)展。因聚丙烯的韌性較差限制了工程化應(yīng)用,所以利用納米微粒改性填充聚合物,可有效地改善聚合物的強(qiáng)度、韌性、剛性及耐磨性等性能。本文側(cè)重討論了碳納米管(CNTs)、納米二氧化硅(nanoSiO2)、納米碳酸鈣(nanoCaCO3

2、)及納米蒙脫土(MMT)等在聚丙烯改性中的研究進(jìn)展。1)碳納米管可以提高聚丙烯的力學(xué)性能、電學(xué)性能;2)納米二氧化硅增強(qiáng)強(qiáng)度、韌性、耐磨性、抗老性;3)納米碳酸鈣改性聚丙烯的剛性、韌性、彎曲強(qiáng)度;4)納米蒙脫土提高聚丙烯抗沖擊、抗疲勞、尺寸穩(wěn)定性。并對(duì)無(wú)機(jī)納米材料改性聚丙烯的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。關(guān)鍵字:關(guān)鍵字:聚丙烯;無(wú)機(jī)納米材料;改性;研究進(jìn)展0前言前言聚丙烯(PP)自1957年工業(yè)化以來(lái),發(fā)展極其迅速,由于原料來(lái)源豐富。價(jià)格便宜,綜

3、合性能優(yōu)良,已成為一種應(yīng)用廣泛的塑料。聚丙烯密度小(0.890.91gcm3),是塑料中最輕的品種之一。聚丙烯熔點(diǎn)達(dá)165℃,可在100℃120℃下長(zhǎng)期使用。聚丙烯還具有優(yōu)良的耐腐蝕性及電絕緣性。它的力學(xué)性能,包括拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、硬度以及剛性都較優(yōu)異,而且聚丙烯易加工成型,因此廣泛應(yīng)用于注塑成型、薄膜、纖維、擠出成型等制品。由于聚丙烯的韌性較差,對(duì)缺口十分敏感,低溫脆性突出,成型收縮大,耐光及耐氧化性差等,這些都限制了聚丙烯的工程化

4、應(yīng)用。因此對(duì)聚丙烯的增韌改性一直是聚丙烯的重要研究?jī)?nèi)容。目前對(duì)聚丙烯進(jìn)行改性的方法有多種,主要可分為化學(xué)改性和物理改性。化學(xué)改性主要包括共聚、接枝、交聯(lián)、氯化等[1]。物理改性主要包括共混改性、填充改性、復(fù)合增強(qiáng)、表面改性等。特別是填充改性是最簡(jiǎn)單方便而又行之有效的方法。納米微粒的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和量子隧道效應(yīng),可以使其具有很高的表面活性及比表面積大等一系列特殊的物理化學(xué)性質(zhì)。利用納米微粒填充聚合物可有效地改善聚合物的強(qiáng)度、韌性、剛

5、性及耐磨性等性能。近年來(lái)隨著納米材料理論研究的不斷深入,其應(yīng)用領(lǐng)域正在逐步向工業(yè)化的方向發(fā)展。近年來(lái),無(wú)機(jī)納米材料改性聚丙烯越來(lái)越受到人們的關(guān)注,國(guó)內(nèi)外關(guān)于無(wú)機(jī)納米粒子改性聚丙烯的理論和應(yīng)用研究表明無(wú)機(jī)納米粒子能夠增強(qiáng)增韌聚丙烯。填充改性的聚丙烯復(fù)合材料已廣泛應(yīng)用于汽車、電器、儀表、建材等行業(yè)。本文重3納米二氧化硅是重要的增強(qiáng)聚合物性能的納米無(wú)機(jī)材料。與SiO2粒子相比,表面缺陷、非配位原子多,與聚合物發(fā)生物理或化學(xué)結(jié)合的可能性大,增強(qiáng)

6、了粒子與聚合物基體的界面結(jié)合,可對(duì)聚合物起到增強(qiáng)、增韌和提高熱穩(wěn)定性的作用。因此,PPnanoSiO2復(fù)合材料是PP無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料中備受關(guān)注的對(duì)象。魯萍[6]采用熔融共混的方法,將甲基丙烯酸甲酯(MMA)接枝納米二氧化硅(SiO2gPMMA)填充到PP中,并研究了復(fù)合材料的力學(xué)性能和結(jié)晶性能。結(jié)果表明,當(dāng)SiO2gPMMA的含量為3%時(shí),復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度以及硬度分別比純PP提高了15.9%、12.5%和9.2%。差示掃描量

7、熱(DSC)結(jié)果表明,SiO2gPMMA的異相成核效果優(yōu)于未改性的SiO2,使PP的熔融溫度和結(jié)晶溫度分別提高了2.7℃和3.0℃,掃描電子顯微鏡(SEM)分析表明,SiO2gPMMA具有一定的增韌作用。周紅軍[7]以PP為基體,以彈性體(POE,TPU)和nanoSiO2為改性劑,采用熔融共混法制備PP彈性體nanoSiO2復(fù)合材料。PP及其復(fù)合材料的G`,G``以及η與頻率的關(guān)系,如圖1、2所示。從圖1、2可見(jiàn):加入彈性體和nano

8、SiO2后,復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量圖1,PP及其復(fù)合材料的G`,G``與頻率的關(guān)系圖2,PP及其復(fù)合材料的η與頻率的關(guān)系G`、耗能模量G``與物質(zhì)對(duì)動(dòng)態(tài)剪切總阻抗的量度η均較PP的增大,但各填充體系的G`,G``與η沒(méi)有顯著區(qū)別;PP及其復(fù)合材料的黏度均隨角頻率加快而降低,即:剪切變稀。鄭艷紅等[8]采用熔融共混法制備了PP硅烷偶聯(lián)劑改性納米二氧化硅復(fù)合材料,并研究了其力學(xué)性能。結(jié)果表明,納米二氧化硅的加入可同時(shí)改善PP的韌性、剛性和強(qiáng)度,

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