無(wú)規(guī)共聚聚丙烯-SEBS-蒙脫土納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、聚合物/黏土納米復(fù)合材料(polymer/clay nanocomposites，PNCs)由于具有良好的氣體阻隔性及力學(xué)性能，在食品及藥品包裝領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。黏土分散狀態(tài)對(duì)PNCs性能的影響非常顯著。本文選取有機(jī)改性蒙脫土(organicmontmorillonite，OMMT)與無(wú)規(guī)共聚聚丙烯(ethylene-propylene randomcopolymer，PPR)復(fù)合，通過(guò)考察增容劑和增韌劑對(duì)OMMT分散程度及分布位

2、置和PNCs性能的影響，探究PNCs性能調(diào)控手段。
　　 選取具有不同分子結(jié)構(gòu)特性的增容劑，采用二次熔融擠出工藝制備了PPR/OMMT納米復(fù)合材料(PPRMNCs)，發(fā)現(xiàn)增容劑類型顯著影響OMMT分散程度和分布位置。聚丙烯(polypropylene，PP)馬來(lái)酸酐(maleic anhydride，MA)接枝物(PP-g-MA)對(duì)OMMT插層作用較強(qiáng)，使OMMT直接分散于PPR中；乙烯-辛烯嵌段共聚物(ethylene-oct

3、ylene block copolymer，POE)馬來(lái)酸酐接枝物(POE-g-MA)和氫化苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer，SEBS)馬來(lái)酸酐接枝物(SEBS-g-MA)對(duì)OMMT黏附性較強(qiáng)，OMMT優(yōu)先被其插層和部分剝離并包裹，形成“核-殼”結(jié)構(gòu)而分散于PPR相。OMMT分散狀態(tài)與含量對(duì)PPRNCs熔融溫度(Tm)影響甚微，卻對(duì)

4、結(jié)晶度(Xc)影響顯著。OMMT分散狀態(tài)明顯影響PPRMNCs楊氏模量與斷裂性能。在一定增容劑/OMMT配比下，綜合性能最佳的PNCs對(duì)應(yīng)著一個(gè)最佳的OMMT加入量。
　　 增韌劑SEBS的引入，使OMMT分散更均勻，分散尺寸更小。OMMT優(yōu)先被SEBS和彈性體增容劑所插層和部分剝離，形成“核-殼”結(jié)構(gòu)而分散于SEBS中。采用PP-g-MA增容時(shí)，OMMT被增容劑、PPR和SEBS三者所插層，分散于SEBS中。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，增

5、容劑與基體相容性愈好，動(dòng)態(tài)力學(xué)行為變化愈明顯；OMMT剝離分散程度愈高，動(dòng)態(tài)熱力學(xué)行為變化愈弱，而熱氧化穩(wěn)定性和沖擊性能愈佳，儲(chǔ)能模量G'和復(fù)數(shù)黏度礦提高愈明顯，臨界剪切速率γ降低和剪切變稀愈明顯。SEBS不影響PPRNCs的Tm和結(jié)晶溫度(Tc)，僅輕微影響PP晶體結(jié)構(gòu)。OMMT插層分散在PPR基體或PPR-SEBS相界面時(shí)，可顯著提高熱穩(wěn)定性和剛性，明顯降低沖擊強(qiáng)度。聯(lián)合使用SEBS和POE-g-MA時(shí)，OMMT以剝離分散為主，剛韌

6、平衡、延展性優(yōu)異、沖擊性能卓越。
　　 通過(guò)考察擠出加工溫度、OMMT改性劑類型、增容劑/OMMT比例、OMMT加量、增容劑類型和加工工藝等對(duì)OMMT分散狀態(tài)、結(jié)晶行為、熱穩(wěn)定性、機(jī)械性能和熔體流變行為的影響，進(jìn)一步探討了OMMT的分散及分布機(jī)制，發(fā)現(xiàn)較低加工溫度更利于OMMT均勻分散和剝離，而增容劑類型及其與：PPR基體的相容性對(duì)OMMT分散程度及分布位置起決定作用。以SEBS-g-MA為增容劑，采用兩步法工藝制得的PPR/S

7、EBS/OMMT納米復(fù)合材料(PPRSMNCs)的熱穩(wěn)定性和熔體類固體行為隨OMMT含量增加而增加，Xc則與OMMT含量呈正比，與增容劑添加量成反比；采用一步法工藝制得的高填充PPRMNCs中，OMMT以剝離分散為主，經(jīng)二次熔融稀釋加工后卻出現(xiàn)再次層疊和聚集。
　　 采用雙料熔融切割疊加共擠出方法，制備了iPP-PPRSMNCs交替多層復(fù)合材料，考察了結(jié)晶和動(dòng)態(tài)熱力學(xué)行為，發(fā)現(xiàn)隨著切割疊加層數(shù)增加和層厚減小，儲(chǔ)能模量E’和松弛模