1 / 26

反应单体改性纳米 CaCO 3 /PP 复合材料的制备及其结晶性能的研究

反应单体改性纳米 CaCO 3 /PP 复合材料的制备及其结晶性能的研究. 创新化学实验报告. 报告人：章自寿 指导老师：麦堪成 教授. 2005/06/18. 报告内容. 研究的目的意义. 主要创新点. 实验部分. 结果与讨论. 主要结论. 创新化学实验报告. 2005/06/18. 研究目的和意义. 聚丙烯（简称 PP ）具有优良的综合性能 相对密度小，吸水、吸湿率低，透明性及表面光泽好 屈服强度、拉伸强度、表面硬度、刚性等都较优异 电绝缘性良好，介电率较小 耐应力龟裂、耐疲劳屈服和耐化学品性能良好 PP 的缺点 冲击强度低

ata
Download Presentation

反应单体改性纳米 CaCO 3 /PP 复合材料的制备及其结晶性能的研究

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 反应单体改性纳米CaCO3/PP复合材料的制备及其结晶性能的研究反应单体改性纳米CaCO3/PP复合材料的制备及其结晶性能的研究 创新化学实验报告 报告人：章自寿 指导老师：麦堪成 教授 2005/06/18

  2. 报告内容 • 研究的目的意义 • 主要创新点 • 实验部分 • 结果与讨论 • 主要结论 创新化学实验报告 2005/06/18

  3. 研究目的和意义 • 聚丙烯（简称PP）具有优良的综合性能 • 相对密度小，吸水、吸湿率低，透明性及表面光泽好 • 屈服强度、拉伸强度、表面硬度、刚性等都较优异 • 电绝缘性良好，介电率较小 • 耐应力龟裂、耐疲劳屈服和耐化学品性能良好 • PP的缺点 • 冲击强度低 • 耐磨性不足 • 易老化 • 热变形温度低 • 耐光性差 • 难印染 • 不易与其他材料复合 创新化学实验报告 2005/06/18

  4. 研究目的和意义 制备“纳米粉体/高分子材料”的对策： • 插层复合法 • 但不适用于纳米粉体/高分子材料的制备 • 原位复合法 • 对于已产业化的纳米粉体也不适用 • 传统制备微米复合材料的方法 • 该方法设备、技术成熟，不需附加投资，可大批生产，成本低等优点。特别是纳米CaCO3更加便宜。 创新化学实验报告 2005/06/18

  5. 研究目的和意义 • 传统制备微米复合材料的方法存在的问题 • 填料在基体中分散不均匀 • 界面粘结（填料与基体、填料之间等的粘结） • 研究现状 • 纳米粉体的表面处理 • 纳米粉体的分散性 • 纳米粉体对基体的结晶行为、结晶形态、有关物理与和力学性能等的影响 创新化学实验报告 • 解决这一关键技术在于通过研究寻找到不但提高纳米粉体在基体中的分散，而且同时改善纳米粉体与基体间、粉体粒子间界面粘结的技术方法。 2005/06/18

  6. 研究目的和意义 • 文献调研 • 普通偶联剂只能解决填料与高分子材料基体的粘结问题 • 分散剂只能解决填料在基体中的分散问题 • 现有表面处理剂虽然能促进纳米CaCO3在聚合物基体中的分散，但对纳米CaCO3复合材料界面粘结作用改变不大 • 从传统处理剂分子结构分析，虽然处理剂的极性端可与填料发生强的相互作用，但有机链段短与基体发生链纠缠相容或共结晶不强。 • 传统处理剂分子较大，不易进入纳米粒子间发生作用。 创新化学实验报告 2005/06/18

  7. 主要创新点 创新：寻找反应性的小分子单体作为处理剂（偶联剂） • 利用单体的极性与纳米粉体粒子的表面作用、反应基团与基体接枝反应产生偶联作用 目的： • 改善纳米粉体在高分子基体中的分散性 • 强化组份间界面粘结 • 立足于产业化，不必更新传统设备 创新化学实验报告 2005/06/18

  8. 样品的制备 创新化学实验报告 2005/06/18

  9. 实验部分 主要原料 1.等规聚丙烯：H030SG，粒料，熔融指数3g/10min，印度 Reliance Industries Limited 2.等规聚丙烯：CTS-700，粒料，广州银珠聚丙烯有限公司产品 3.纳米CaCO3：粒径40～60nm，由广州吉必时科技实业有限公司提供，未经过任何处理 4.丙烯酸（AA）：佛山市化工实验厂产品，化学纯 5.丙烯酸甲酯（MA），天津市化学试剂研究所，化学纯 6.丙烯酸丁酯（BA），广州新建精细化工厂，化学纯 7.甲基丙烯酸甲酯（MM），天津市化学试剂研究所，化学纯 8.苯乙烯（St）：上海化学试剂站中心化工厂，化学纯 9.马来酸酐（MH），天津市化学试剂一厂，化学纯 10.氧化苯甲酰（BPO），广州化学试剂厂，分析纯 11.抗氧剂：AT10，美国雅宝 12.丙酮：广州化学试剂厂产品，分析纯 13.二甲苯：广州化学试剂厂产品，分析纯 14.乙醇：广州化学试剂厂产品，分析纯。 创新化学实验报告 2005/06/18

  10. 样品的制备 Table 1. The compositions of nano-CaCO3/PP masterbatchs 创新化学实验报告 2005/06/18

  11. 样品的制备 Table 2. The compositions of nano-CaCO3/PP composites 创新化学实验报告 2005/06/18

  12. 用DSC表征结晶性能 创新化学实验报告 1.结晶与熔融行为研究 2.等温结晶动力学 3.非等温结晶动力学 200℃/min 恒温3min 10℃/min 10℃/min 50℃ 50℃ 220℃ 220℃ 结晶温度 恒温3min 200℃/min 恒温30min 200℃/min 50℃ 220℃ 恒温3min 不同的降温速率 200℃/min 50℃ 220℃ 50℃ 2005/06/18

  13. 结果与讨论 反应性单体改性纳米CaCO3/PP复合材料的结晶与熔融行为 创新化学实验报告 Figure 1. 5wt％纳米CaCO3/PP复合材料的DSC结晶曲线与熔融曲线 1.PP; 2.C5; 3.StC5; 4.BAC5; 5.ASC5; 6.A1C5; 7.A3C5; 8.A5C5; 9.A7C5; 10.MAC5; 11.MMC5; 12.MHC5 2005/06/18

  14. 反应性单体改性纳米CaCO3/PP复合材料的 结晶与熔融行为 创新化学实验报告 Figure 2. 不同样品的结晶峰温 Figure 3. 不同样品的熔融峰温 2005/06/18

  15. 反应性单体改性纳米CaCO3/PP复合材料的 结晶与熔融行为 创新化学实验报告 Figure 4. CX、MHCX、ASCX和A7CX的熔融曲线 2005/06/18

  16. 反应性单体改性纳米CaCO3/PP复合材料的 结晶与熔融行为 PP C5 创新化学实验报告 MHC5 A7C5 2005/06/18

  17. 结晶动力学研究 等温结晶动力学 创新化学实验报告 Figure 4. PP在不同的结晶温度下结晶曲线 Figure 5. C5在不同的结晶温度下结晶曲线 2005/06/18

  18. 等温结晶动力学研究 创新化学实验报告 • 结晶速率的从高到低的顺序依次是： • MHC5>A7C5>C5≈A1C5≈A3C5≈A5C5 • ≈BAC5≈MAC5≈MMC5≈StC5>PP Figure 6. 不同样品在126℃下的结晶曲线 2005/06/18

  19. 等温结晶动力学研究 创新化学实验报告 Figure 8. MHC5复合材料等温结晶的ln[-ln(1-Xt)]与lnt曲线 Figure 7. PP等温结晶的ln[-ln(1-Xt)]与lnt曲线 2005/06/18

  20. 等温结晶动力学研究 Figure 10. 不同样品的1/t1/2-T曲线 Figure 9. 不同样品的n值 创新化学实验报告 2005/06/18

  21. 非等温结晶动力学研究 Figure 12. 纯PP在不同降温速率下 相对结晶度与温度的关系曲线 Figure 11. 纯PP在不同降温速率下的DSC曲线 （1. 5℃/min ; 2. 10℃/min; 3. 15℃/min ;4. 20℃/min ; 5. 40℃/min） • 随着降温速率的增大，完成结晶的 • 时间减少，结晶速率增加 Figure 13. 纯PP在不同降温速率下 相对结晶度与时间的关系曲线 2005/06/18 创新化学实验报告

  22. 非等温结晶动力学研究 Figure 15. 非等温结晶的1/t1/2-R曲线 Figure 14. 非等温结晶的结晶峰温 创新化学实验报告 2005/06/18

  23. 非等温结晶动力学研究 Figure 18. 纯PP的lnR-lnt关系曲线 Figure 19. MHC5的lnR-lnt关系曲线 1. Xt＝10％ ; 2. Xt＝30％; 3. Xt＝50％ ;4. Xt＝70％ ; 5. Xt＝90％ 创新化学实验报告 Figure 21. 不同样品的F(T)值 2005/06/18

  24. 主要结论 1.纳米粒子的加入，使复合材料的结晶温度提高，但熔融温度变化不大。复合材料的结晶温度的提高与反应性单体的种类和用量有关。 2. 相同的纳米CaCO3含量下，结晶温度的高低顺序是：MHCX>A7CX>CX>A5CX≈A3CX≈A1CX≈ASCX≈BACX≈MACX≈MMCX≈StCX>PP 3.经过BA、MA、MM、MH和St几种反应性单体改性的纳米CaCO3以及未经改性的纳米CaCO3会诱导PP的β晶的形成，形成β晶最强时纳米粒子存在一个最佳含量。 4.A1、A3、A5、A7和AS改性的纳米CaCO3均不能诱导β晶的形成。 5.偏光显微镜照片看出，加入纳米粒子之后，PP的球晶明显变小。说明纳米粒子起异相成核作用。 创新化学实验报告 2005/06/18

  25. 主要结论 6.等温结晶动力学研究表明，随着结晶温度的提高，DSC曲线的放热峰明显右移，完成结晶所需时间延长，结晶速率下降。 7.相同结晶温度下，结晶速率的从高到低的顺序依次是：MHC5>A7C5>C5>MAC5>BAC5≈A1C5≈A3C5≈ A5C5≈MMC5≈StC5>PP。 8.从Avami指数可以看出，样品的n值均在2.4-3.1之间，说明结晶的生长模式没有发生很大的变化。 9.非等温结晶动力学研究表明，在相对结晶度为0.1％－61.0％时，Mo法所得的拟合曲线的线性很好，说明它可以很好描述本文的体系，F(T)随着降温速率增加而增加。 创新化学实验报告 2005/06/18

  26. 谢谢大家！ 创新化学实验报告 2005/06/18

More Related