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共振磨力化学改性

案例介绍

摘要:本文通过对无机纳米粒子的表面进行力化学改性,利用熔融共混的方法制备了聚氯乙烯/无机纳米粒子复合材料。研究了纳米CaCO_3、纳米SiO_2填充聚氯乙烯复合材料中纳米粒子的处理方式、处理时间、无机纳米粒子含量和粒径对纳米粒子在基体树脂中的分散形态和界面相互作用的影响及其对复合体系的形态结构、力学性能、热性能、阻燃性能以及流变性能的影响;并对纳米粒子在复合材料中的增韧增强机理进行了初步探索。 SEM、TEM、Molau测试和力学性能测试表明:未处理纳米粒子分子间相互作用力大,易团聚成较大的颗粒,在基体中的分散效果不好,界面粘结强度低,不能有效地对聚氯乙烯树脂进行增强增韧。偶联剂处理虽能对复合体系的界面粘结强度有所改善,对体系有一定的增强作用,但不能有效地解决无机纳米粒子的聚集问题。聚氯乙烯基体树脂与纳米粒子共振磨时,PVC大分子链断裂产生的大分子自由基与表面活化的无机纳米粒子之间产生化学键合和物理吸附,有效地实现了无机纳米粒子在聚氯乙烯树脂中的良好分散,界面粘结强度增强,使复合体系取得较好的增强增韧效果。 振磨处理时间对复合体系的综合力学性能有较大的影响,纳米SiO_2共混体系的振磨处理时间为6小时,纳米CaCO_3的振磨处理时间为4小时,此时PVC/SiO_2和PVC/CaCO_3纳米复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和抗冲击强度达到极大值。与纯PVC相比,振磨处理的纳米SiO_2和纳米CaCO_3的添加量为3phr和8phr时,复合体系的冲击强度分别提高181%和235%,拉伸强度也有提高。纳米SiO_2对复合体系的增强效果好于纳米CaCO_3,而增韧效果略小于纳米CaCO_3。 拉伸试样和冲击断面扫描电镜照片显示:未经力化学处理填充复合体系中,纳米粒子以较大的聚集体存在,在应力作用下以界面脱粘为主要增韧途径;而 摘要 振磨处理体系中纳米粒子分散均匀,粒径较小,振磨过程中产生的物理吸附与 化学键合形成较强的界面粘结,在应力作用下,产生界面脱粘与诱导剪切带和 银纹产生,纳米粒子外层的大分子产生大的塑性变形,吸收大量的能量;同时, 界面层体积分数增加,界面层能有效地传递应力,复合体系的强度和韧性得到 提高。 与未处理和经偶联剂处理的纳米粒子填充PVC体系相比,经力化学处理的 纳米粒子填充PVC体系的储能模量、损耗模量、弯曲模量、弯曲强度、极限氧 指数、玻璃化温度和热稳定均得到明显改善。经振磨处理的纳米CaC仇替代弹 性体增韧剂CPE制得的PVC异型材的拉伸强度提高了gMPa,模量提高,尺寸稳 定性得到改善。为高强度高韧性PVC化学建材专用料的开发提供了理论依据。收起

关键词:纳米CaCO_3 纳米SiO_2 PVC 增强增韧 力化学

DOI: 10.7666/d.y532773


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