天然重晶石填料的改性作用與機(jī)理研究.pdf

1、重晶石(硫酸鋇)是一種天然形成的斜方晶系無機(jī)鹽,為中性體質(zhì)填料。由于其具有電絕緣性和磁場(chǎng)屏蔽性,受到人們的關(guān)注,正成為重要的功能性填料;我們前期工作發(fā)現(xiàn),作為填料使用時(shí),天然重晶石還具有一個(gè)重要的特點(diǎn),即可以達(dá)到很大的填充比例,甚至達(dá)到50％,并具有促進(jìn)熔體流平的作用。本文選擇工程塑料聚碳酸酯(PC)和聚苯硫醚(PPS)為載體,分別系統(tǒng)地研究了天然重晶石對(duì)聚合物流變行為和結(jié)晶行為的作用,并對(duì)作用機(jī)理進(jìn)行了探討,主要內(nèi)容和結(jié)果如下:

2、>　　 1.研究了PC/BaSO4復(fù)合體系的流變行為,發(fā)現(xiàn)在天然重晶石的用量為1％-5％的條件下,能有效降低PC的熔體粘度,從而具有改善PC加工流動(dòng)性的功能。此外,天然重晶石填料使得PC熔體剪切變稀行為更明顯,在低ω區(qū)域表現(xiàn)出似固體行為。建立了流變數(shù)學(xué)模型,較好地描述了PC/BaSO4復(fù)合體系的流變行為;并通過模型計(jì)算得到,天然重晶石的加入使得熔體的流動(dòng)活化能減小,當(dāng)天然重晶石體積百分比為1.38％時(shí),流動(dòng)活化能從101.7kJ·(m

3、ol·K)-1減低到45.3KJ·(mol·K)-1。還利用logG'～logG"關(guān)系曲線的溫度依賴性,探討了熔體的相結(jié)構(gòu)。
　　 2.XPS和FTIR分析表明,天然重晶石鋇離子與PC基體之間存在較強(qiáng)的相互作用,并根據(jù)分析結(jié)果得到相互作用方式,即天然重晶石的Ba2+與PC的C=O基團(tuán)發(fā)生了鍵合作用,導(dǎo)致C=O的紅外吸收峰發(fā)生分裂,并且使得Ba3d5軌道電子向低能方向移動(dòng)3eV。認(rèn)為這種相互作用降低了聚合物分子鏈的柔順性,使基體分

4、子鏈間的纏結(jié)點(diǎn)密度降低,從而降低熔體粘度。
　　 3.采用莫志深方程,研究了PPS/BaSO4復(fù)合體系的非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。研究結(jié)果表明,在天然重晶石用量為10％-40％的條件下,莫志深方程能夠較好地描述其非等溫結(jié)晶行為。相同的降溫速率條件下,復(fù)合體系的相對(duì)結(jié)晶度下降。與純PPS相比,復(fù)合體系顯示出低誘導(dǎo)期、高結(jié)晶速率和較小的半結(jié)晶時(shí)間值t1/2等特點(diǎn),天然重晶石粒子具有明顯的成核效應(yīng)。并利用偏光顯微鏡,研究了PPS的晶體形態(tài)。<