復合材料改性聚丙烯

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1、復合材料改性聚丙烯一.聚丙烯簡介二.納米復合材料的改性原理三.聚合物納米SiO2復合材料介紹四.制做方法五.改性分析六.參考配方一.聚丙烯簡介聚丙烯作為一種通用塑料，有許多優(yōu)良性能，但因機械強度低、耐熱性差、收縮形變大和抗蠕變性差等原因，使其在實際應用中受到限制，不能作為高性能工程塑料使用。因此，對聚丙烯進行改性，使其工程化是一個重要的研究課題。采用橡膠類彈性體共混及纖維、填料共混方式增強、增韌聚丙烯時，韌性和強度很難同時兼顧。采用橡膠增韌　聚丙烯的同時往往伴隨聚丙烯剛度、模量和熱性能的降低；而填

2、充普通微米級填料或玻璃纖維增強聚丙烯時，沖擊韌性降低。納米粒子為聚丙烯的改性提供了新途徑。文獻中大多報道的是以納米ＳｉＯ2為填充材料，并加入偶聯(lián)劑以減少納米粒子的團聚和改善填料與基體界面的相容性，但由于小分子偶聯(lián)劑的作用有限，改性效果受到一定程度的限制。二.納米復合材料的改性原理納米復合材料（有機／無機）是八十年代初弱發(fā)展起來的，它要求作為分散相材料的尺寸至少在一維方向在１００ｎｍ以內。納米粒子對聚合物的增強增韌可看成是剛性粒子增韌方法的延續(xù)和發(fā)展，但納米粒子所具有的特殊性質又使之于剛性粒子增韌方

3、法有很大的不同。例如由于粒子于聚合物之間在納米尺度上有一定的相容性，因而納米粒子在基體中的分散均勻程度可能成為影響復合材料性能的關鍵因素。納米粒子的顆粒尺寸小、比表面積大，其表面效應、量子尺寸效應及宏觀量子隧道效應，使聚合物／納米復合材料具有很多獨特的性能。納米粒子在改善聚合物的強度、剛性、韌性的同時，由于尺寸小、透光率好，還可提高塑料的透光性、防水性、阻隔性、耐熱性及抗老化性等。利用納米材料對ＰＰ進行改性，主要有以下特點：①改性料用量少，改性效果顯著。②無機粒子具有層狀結構，與ＰＰ共混時具有多維

4、增強作用。③有機物的嵌入使無機粒子的層間距擴大，在熔融共混過程中，部分ＰＰ鏈段也會擴散到片層中，并與有機物形成界面，從而改善了ＰＰ與無機粒子問的界面粘結情況④超細的改性粒子在ＰＰ基體中能得到更有效的細化分散，使應力集中區(qū)域得到疏散。⑤由于聚合物分子進入層狀無機納米材料的片層之間，分子鏈段的運動受到限制，顯著提高ＰＰ的耐熱性和尺寸穩(wěn)定性。納米顆粒改性聚丙烯一個重要原因是納米顆粒對聚丙烯的α晶相的結晶過程具有誘導效應，微粒越小，其誘導結晶效率越高。ＰＰ試樣從熔體降溫的過程中生成的結晶基本上是β晶相，球

5、晶尺寸較大；納米顆粒／聚丙烯復合材料的球晶卻小得多，并伴隨有β晶相的生成。納米顆粒／聚丙烯復合材料力學性能規(guī)律性的增加相當一部分來自β晶相的貢獻，誘導生成的β晶相的含量隨著納米顆粒含量的增加而增加，但是由于納米顆粒表面能高，極易團聚，因而當納米粒子的含量較高時，會因為團聚而影響β晶相的生成。納米顆粒改性聚丙烯一個重要原因是納米顆粒復合材料受到沖擊時會誘導基體發(fā)生剪切屈服形變，對于韌性斷裂，沖擊能耗散主要由基體屈服形變能和銀紋化兩部分組成，對于脆性材料，能量耗散的主要途徑是粒子界面引起的空洞化銀紋。

6、納米顆粒改性聚丙烯后的復合材料的斷裂機制由耗散少的銀紋化方式向耗能多的剪切屈服方式轉變，從而改善聚丙烯的力學性能。三.聚合物納米SiO2復合材料介紹１、納米SiO2結構納米SiO2的分子狀態(tài)呈三維鏈狀結構（或稱三維網狀結構），表面存在不飽和的殘鍵和不同鍵合狀態(tài)的羥基，相鄰顆粒表面上的ｓｉ一０Ｈ基團具有通過氫鍵與另一方相互反應的強烈傾向。顆粒內部為Ｓｉ－０一Ｓｉ鍵。２、納米SiO2的性質（１）、基本性質：納米SiO2外觀為超細白色粉末，是一種尺寸小，比表面積大，無毒，無味，性質穩(wěn)定的無機非金屬材料。

7、透射電鏡下顯示出絮狀和網狀的多孔結構。（２）、光學性質：納米SiO2原生粒徑只有幾個納米到十幾個納米，因此它所表現出來的小尺寸效應和表面界面效應使其與常規(guī)的粗顆粒材料不同，具有特殊的光學性能。通過分光光譜對納米做SiO2抽樣測試表明：對波長２００—８００nm之間的紫外光短波段的反射率為７０％一８５％。（３）、化學性質:納米SiO2的體積效應和量子隧道效應使其產生游滲作用，可深入到高分子化合物的ｎ鍵附近，與其電子云發(fā)生重疊，形成空間網狀結構，從而大幅度提供了高分子材料的力學強度，韌性，耐磨性等。因此

8、人們常利用納米SiO2特殊結構和性能對塑料進行改性或制備SiO2復合材料，提高高分子材料的綜合性能。３、納米SiO2的分散方法由于納米SiO2的小尺寸效應使其具有極高的表面活性能，因此非常容易發(fā)生團聚，為了使SiO2能更好的分散在聚合物中，需采用了一系列的方法和手段。其主要分散方法分為兩類：物理分散和化學分散。（１）物理分散：納米SiO2的物理分散方法可分為機械力分散和超聲波分散。機械力分散是借助外界剪切力或撞擊力使納米SiO2在介質中充分分散。主要方式為高速攪拌，高速球磨等。超聲