聚碳酸亞丙酯-層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、近年來(lái)，可降解高分子材料因具有綠色環(huán)保概念而引起了人們極大的興趣。并為生態(tài)環(huán)境以及可持續(xù)發(fā)展提供一個(gè)可能的選擇。當(dāng)前，全世界的高分子材料每年的產(chǎn)量已超過(guò)1.2億噸，使用后產(chǎn)生的不可自然分解的大量廢棄物變成污染源，造成地下水質(zhì)及土壤污染，妨礙動(dòng)植物生長(zhǎng)，危及人類健康和生存?？山到飧叻肿硬牧蠟榻鉀Q廢棄物所造成的環(huán)境問(wèn)題提供了較好的途徑。而由于成本、技術(shù)水平等因素的制約，雖然對(duì)可降解高分子材料已有研究和試用，但其發(fā)展和應(yīng)用還遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到令人滿意

2、的程度。 聚碳酸亞丙酯(PPC)是由環(huán)氧丙烷和二氧化碳為原料合成的熱塑性可降解樹(shù)脂，但玻璃化溫度低、不結(jié)晶、力學(xué)性能差且對(duì)熱敏感，應(yīng)用范圍受到限制。聚合物.粘土納米復(fù)合材料(PCN)是以聚合物為基體，粘土以納米尺度分散于聚合物基體中的新型高分子復(fù)合材料，與純聚合物或傳統(tǒng)復(fù)合材料相比，其力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性等方面得到明顯提高。若能通過(guò)層狀硅酸鹽納米復(fù)合改善PPC的力學(xué)性能和熱性能，將具有較大的適用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)意義。 本論文采用

3、兩種季銨鹽作為蒙脫土和累托石的有機(jī)改性試劑，通過(guò)陽(yáng)離子交換反應(yīng)制備有機(jī)蒙脫土(OMMT)和有機(jī)累托石(0REC)，采用熔融共混法制備了聚碳酸亞丙酯/蒙脫土和聚碳酸亞丙酯/累托石納米復(fù)合材料；采用X-射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)、原子力顯微鏡(AFM)等手段表征了復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)；差示掃描量熱儀(DSC)研究了各種改性體系的熱學(xué)性能、測(cè)試了復(fù)合材料的靜態(tài)力學(xué)性能、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能(DMA)、熱穩(wěn)定性、耐油、耐水和空氣老化性等。主要

4、研究結(jié)果如下： (1)采用陽(yáng)離子交換法，制備了不同的有機(jī)胺改性的有機(jī)蒙脫土和有機(jī)累托石，用XRD，F(xiàn)TIR，TGA表征了插層效果。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)有機(jī)季胺鹽可與蒙脫土和累托石發(fā)生陽(yáng)離子交換反應(yīng)得到層間距較大并易于在有機(jī)介質(zhì)中分散的有機(jī)蒙脫土和有機(jī)累托石。 (2)采用熔融插層法，制備了PPC/硅酸鹽納米復(fù)合材料，通過(guò)X射線衍射、透射電鏡(TEM)、原子力顯微鏡(AFM)對(duì)PPC/硅酸鹽納米復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明

5、有機(jī)化蒙脫土和累托石能較好的分散于PPC基體中形成了納米復(fù)合材料。 (3)PPC/粘土的靜態(tài)力學(xué)性能研究表明，OMMT和OREC用量為3％時(shí)的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均最高，7％時(shí)的斷裂伸長(zhǎng)率最小，這種性能與粘土的插層效果、復(fù)合材料的微相結(jié)構(gòu)及組分間強(qiáng)烈的相界面作用有關(guān)。 (4)采用DSC，TGA和DMA等分析儀器對(duì)PPC/累托石納米復(fù)合材料的熱學(xué)性能和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，納米復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg比純PP