高性能聚乙烯納米復(fù)合材料的研究.pdf

1、本文使用不同方法改性制得的高性能蒙脫土(MMT)對高密度聚乙烯(HDPE)進行改性，采用雙螺桿熔融擠出方法制備了高密度聚乙烯納米復(fù)合材料，在得到高強度納米復(fù)合材料的同時為彌補韌性的損失，加入了新型熱塑性聚烯烴彈性體(POE)對其增韌改性，最后選用熱塑性彈性體接枝馬來酸酐(POE-g-MAH)作為相容劑增強無機納米填料與聚合物之間的作用，獲得高性能高密度乙烯納米復(fù)合材料。采用力學(xué)性能測試儀、氧指數(shù)測定儀、DSC、TGA、SEM、TEM、X

2、RD等對力學(xué)性能、阻燃性能、結(jié)晶性能、熱穩(wěn)定性、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、納米蒙脫土層間距等方面性能進行測定分析，以結(jié)構(gòu)決定性能為方向，制備高性能材料。
　　HDPE/MMT復(fù)合材料測試結(jié)果表明:蒙脫土添加質(zhì)量分數(shù)為5phr時，納米復(fù)合材料拉伸強度和彎曲強度最高且B.OMMT復(fù)合材料性能優(yōu)于A.OMMT復(fù)合材料，但是沖擊強度隨著蒙脫土添加分數(shù)增多而降低，且降低趨勢很大。兩種MMT對納米復(fù)合材料均有一定的阻燃效果，隨著添加分數(shù)的增加，氧指數(shù)隨之上升

3、，B.OMMT的上升趨勢快于A.OMMT。同時B.OMMT是良好的成碳劑，復(fù)合材料燃燒后不滑落，燃燒形態(tài)較好，阻燃效果優(yōu)于A.OMMT。XRD測試表明兩種MMT層間距增大，B.OMMT層間距明顯大于A.OMMT，B.OMMT中有部分峰消失形成了部分剝離結(jié)構(gòu)。描電鏡分析表明，B.OMMT(5phr)復(fù)合材料相界面相對模糊，當添加量繼續(xù)增大時，大量蒙脫土發(fā)生團聚。DSC測試表明兩種蒙脫土降低了復(fù)合材料的結(jié)晶度，B.OMMT的影響相對較小，同

4、時添加量對復(fù)合材料的熔點基本無影響。TG測試表明，蒙脫土增強了復(fù)合材料的耐熱性，B.OMMT效果優(yōu)于A.OMMT。通過TEM測試分析發(fā)現(xiàn)，納米復(fù)合材料形成插層結(jié)構(gòu)，部分形成剝離結(jié)構(gòu)。
　　HDPE/POE體系結(jié)果表明:POE用量增大，體系拉伸強度、彎曲強度逐漸降低，沖擊強度增大，斷裂伸長率增大，綜合各因素影響，選擇最佳質(zhì)量分數(shù)為10phr。HDPE/POE/OMMT體系中，OMMT用量增大，體系拉伸強度升高，沖擊強度先增大后減小，

5、選擇最佳添加質(zhì)量分數(shù)為5phr; DSC測試結(jié)果表明，MMT降低體系的結(jié)晶度，對體系的熔點基本沒有影響;TGA測試表明，蒙脫土的加入可以提高復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性。SEM測試分析表明，OMMT質(zhì)量分數(shù)為5phr時，OMMT的團聚現(xiàn)象不明顯，在體系中的分散效果較好。TEM測試分析表明，OMMT(5phr)在體系中的分散較好，體系中出現(xiàn)插層架構(gòu)。
　　HDPE/MMT/POE-g-MAH體系結(jié)果表明:擠出工藝（剪切溫度、主機轉(zhuǎn)速）對體系性

6、能有一定影響，剪切溫度方面:剪切溫度升高，拉伸強度、彎曲強度、沖擊強度均減小，因而最佳溫度選擇185℃;轉(zhuǎn)速方面:主機轉(zhuǎn)速提高，材料的力學(xué)性能整體下降，最佳轉(zhuǎn)速為80rpm。固定POE-g-MAH用量不變，MMT用量增大，體系拉伸強度升高，沖擊強度先增大后減小，選擇MMT最佳用量為5份。固定MMT用量，POE-g-MAH的用量增大，體系的拉伸強度先增加后減小，沖擊強度一直增大，彎曲強度減小，斷裂伸長率增大，綜合結(jié)果分析得出最佳添加質(zhì)量分