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纳米 SiO 复合材料的制备与性能研究

Vol135No17

78 化 工 新 型 材 料

NEWCHEMICALMATERIALS第35卷第7期2007年7月

PP/TPU/纳米SiO2复合材料的制备与性能研究

周红军

(仲恺农业技术学院化学化工系,广州510225)

摘 要 采用熔融共混法制备了聚丙烯(PP)/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)/纳米SiO2复合材料,研究了复合材料的力学性能、结晶性能、流变性能。研究结果表明,填充5%的TPU和极少量纳米SiO2具有协同增强和增韧效应;PU能诱

β晶的形成,纳米SiO2的用量影响其诱导作用;纳米SiO2对PP/TPU有一定的增容作用,使复合材料体系的模量与导PP

黏度增大。

关键词 聚丙烯,纳米SiO2,热塑性聚氨酯弹性体,复合材料

Preparationandpropertiesof

polypropylene/TPU/nano2silicacomposites

ZhouHongjun

(DepartmentofChemistryandChemicalAgriculture

andTechnology,Abstract Polypropylene/TPU/bymelt2blendingprocess,mechanic,crystalli2

zationandrheologyTheresultsshowedthat5%contentofTPUandratherlowcontentofnano2andreinforcingeffectonPP.TPUhadthefunctionofinducementofbspherulite,andthethecontentofnano2silica.Nano2silicahadcompatibilizationeffectonPP/TPU,soastoincreasethemodulusandviscosityofcomposites.

Keywords Polypropylene,silicananoparticle,TPU,composites

  以往,国内外学术界和工程界对聚丙烯(PP)的增韧改性主要采用橡胶(EPDM等)或者弹性体(POE等)等增韧剂共混,但往往会导致材料的刚性下降。近些年,纳米无机粒子填充改性PP成为研究热点,将增韧剂和纳米无机粒子协同作用增韧增强PP是一种很好的方法,这方面的研究已有很多报道,主要集中在纳米CaCO3/EPDM/PP[1,2]和CaCO3/POE/PP[3~5],纳米SiO2/EPDM/PP[6,7]和SiO2/POE/PP[8]也有研究。但对于热塑性聚氨酯(TPU)与纳米SiO2协同增强增韧PP的研究还鲜见报道,本研究以TPU作为增韧剂,纳米SiO2作为刚性粒子,研究了PP/TPU/纳米SiO2复合体系的相关性能。

1.3 复合材料的制备

利用转矩流变仪将纳米SiO2、PP以及TPU共混均匀,其中TPU的质量分数固定为5%;混炼条件为:转子转速60r/min,混炼温度180℃,混炼时间10min。将共混物破碎后,用立式注射机注射成标准拉伸和冲击样条。

1.4 复合材料的表征

1.4.1 力学性能测试

1 实验部分

1.1 原材料

等规聚丙烯(PP),牌号H1500,熔融指数为11g/10min,

韩国产品;TPU,牌号T30S,德国巴斯夫公司;纳米SiO2,德国Degussa产品,粒径12nm,比表面积200m2/g,密度2.2g/cm3,经偶联剂处理。

1.2 试验设备

转矩流变仪,HaakeRheocord300p,德国Haake公司;破碎机,PC180,广州市新力实业有限公司;立式注射机,Y2350,广东东莞冠明机械厂。

按ASTMD638298标准在英国HounsfieldH10K2S万能实验机上进行拉伸和弯曲实验;按ISO17922标准,用河北承德市试验机厂XJJ25型冲击实验机测试样品的简支梁缺口冲击强度。1.4.2 DSC结晶性能

采用美国TAMDSC2910示差扫描量热仪测试PP和其复合材料非等温结晶和熔融行为。测试条件为:N2气氛40mL/min,试样先由室温迅速升到210℃,恒温5min消除热历史;以10℃/min降至室温,记录结晶曲线;再以同样的速率升温到210℃,记录熔融曲线。1.4.3 X射线衍射分析

采用日本RigakuX(型号D/Max2200VPC)衍射仪,Cu2α辐射源,X光波长为01154nm,激发电压40kV,激发电流K

30mA。扫描范围为5~30°,扫描速率5°/min。样品采用注射样条,从中截取一小段进行测试

纳米 SiO 复合材料的制备与性能研究

作者简介:周红军(1975-),男,博士,主要从事高分子纳米复合材料结构与性能的研究。

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