聚雙環(huán)戊二烯基納米復(fù)合材料的制備、力學(xué)與摩擦性能.pdf

1、聚雙環(huán)戊二烯（polydicyclopentadiene, PDCPD）是20世紀(jì)90年代后出現(xiàn)在國(guó)際市場(chǎng)的一種新型的高抗沖工程塑料，具有高彈性模量、高沖擊強(qiáng)度和較好的熱穩(wěn)定性。國(guó)內(nèi)外目前對(duì) PDCPD的研究主要集中在選取無機(jī)填料對(duì)其進(jìn)行力學(xué)與阻燃等性能的改善；但常常由于無機(jī)填料在 PDCPD制品中不分散或分散性差，并沒有發(fā)揮出無機(jī)添加劑的作用，反而常會(huì)導(dǎo)致其力學(xué)性能下降，并不能有效改善 PDCPD制品的綜合性能。改善無機(jī)納米粒子在聚合

2、物基質(zhì)中的分散性是利用無機(jī)添加劑增強(qiáng)增韌聚合物的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
　　本課題選取 SiO2和 MoS2納米粒子作為填料，采用兩步法成功制備了與雙環(huán)戊二烯相容性極佳的聚苯乙烯包覆的 SiO2和 MoS2復(fù)合納米微球；并以此為填料添加到雙環(huán)戊二烯（DCPD）單體中，然后采用雙組份催化體系催化聚合，探索了添加 PS/SiO2納米微球?qū)Ψ磻?yīng)體系的影響，并確定了最佳反應(yīng)條件，然后利用反應(yīng)注射成型裝置聚合生成PS/SiO2納米微球填充改性的PDC

3、PD/PS/SiO2納米復(fù)合材料。
　　利用紅外光譜（FT-IR）、紫外光譜（UV-vis）、掃描電鏡（SEM）、能譜分析（EDS）、透射電鏡（TEM）及分散性實(shí)驗(yàn)等多種方法對(duì)制得的 PS/SiO2納米微球的結(jié)構(gòu)、形貌、成分、尺寸及分散性進(jìn)行了測(cè)試；利用紅外光譜（ FT-IR）、掃描（SEM）以及場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（FESEM）、能譜分析（EDS）、透射電鏡（ TEM）、三維表面輪廓測(cè)定儀、萬能材料試驗(yàn)機(jī)、懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī)、QG-70

4、0高溫氣氛摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)聚合物基納米復(fù)合材料的形貌、結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、摩擦磨損性能及摩擦磨損表面的微觀形貌進(jìn)行了表征與測(cè)試。
　　結(jié)果表明，聚苯乙烯被成功引入到 SiO2和 MoS2納米粒子的表面，成功制備了以無機(jī)納米粒子為核、聚苯乙烯為殼的具有核殼型的 PS/SiO2、PS/MoS2納米復(fù)合微球，并實(shí)現(xiàn)了填料在雙環(huán)戊二烯單體中的良好分散，分散度均可達(dá)到6％，且放置30min仍無沉淀出現(xiàn)。并以 PS/SiO2納米微球作為填料，通過安瓿

5、瓶實(shí)驗(yàn)探索并確定了PDCPD聚合的最佳反應(yīng)條件：溫度為70℃，單體與催化劑配比n(DCPD): n(W): n(Al)=1200:1:25。以此最佳條件制備了一系列不同添加量的聚雙環(huán)戊二烯基納米復(fù)合材料。掃描及透射電鏡分析結(jié)果表明，PS/SiO2納米微球與聚雙環(huán)戊二烯基體具有良好的界面相容性，而且 PS/SiO2納米微球在PDCPD基體中分散較均勻；力學(xué)與摩擦學(xué)性能測(cè)試表明，當(dāng)其 PS/SiO2納米微球質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到4%時(shí)， PDCPD/

6、PS/SiO2納米復(fù)合材料的綜合性能最好。與純PDCPD性能相比，拉伸強(qiáng)度和拉伸模量提高了92.8%和103.4%，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量提高了70.5%和81.2%，沖擊強(qiáng)度提高了112%，摩擦系數(shù)和磨損量分別降低了16.9%和36.4%，體積磨損率與質(zhì)量磨損率分別下降了92.9%和29.9%。探討了改性 SiO2對(duì) PDCPD材料的增強(qiáng)、增韌機(jī)理，以及摩擦磨損機(jī)理。表面改性 PS/SiO2納米微球在 PDCPD基體中具有良好的界面相容性