聚丙烯/聚烯烃弹性体/纳米SO2复合材料的制备与性能研究

第29卷第2期胶体与聚合物VoL29 No 2011年6月Chinese Jourmal of Colloid polymerJun.2011DO:l0.3969fiss009-1815.201.02007聚丙烯/聚烯烃弹性体/纳米SO2复合材料的制备与性能研究邓志1蔡芳昌12杨莉1胡萍1廖和兴1刘志伟1文胜(1湖北大学材料科学与工程学院武汉430062;2功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室武汉4300623孝感学院化学与材料科学学院湖北孝感432000摘要通过熔融挤出法制备了一系列聚丙烯Py聚烯烃弹性体 (POEy纳米SiO2复合材料,利用差热扫描量热仪(DSC、电子拉伸机、悬臂梁冲击试验机等对复合材料进行了表征,分析了聚烯烃弹性体和纳米SO2对聚丙烯的热性能和力学性能的影响。结果表明:当纳米SiO2的用量为3%时, PP/POE/纳米SO2复合材料的拉伸强度达到最大,此时的冲击强度是最低;POE和纳米SiO2对PP均有成核作用,两者的加入提高了PP的结晶温度,但纳米SO2的加入使 PP/POE复合体系的熔点略有降低。关键词:聚丙烯;聚烯烃弹性体;纳米SiO2中图分类号:TQ325文献标识码:A文章编号:10091815(2011)2006903聚丙烯(PP)是一种产量大、价格低廉、综合12样品的制备性能好的通用塑料,应用范围广泛。但是如将聚首先将纳米SO2母料在温度为80℃的恒温丙烯作为结构材料使用,其强度和模量就明显不千燥箱中干燥4h,然后与PP混合均匀后加入双如工程塑料。因此世界各国对聚丙烯的改性研螺杆式挤出机料斗,经双螺杆加热挤出后,经过究十分活跃,相继开发了通过不同方法制备的、水槽冷却后牵引至塑料切粒机切成颗粒,然后放具有不同特性的改性P,以在一定场合替代工程人80℃恒温箱中干燥4h塑料。在众多的PP改性技术中,采用纳米材料改13测试与表征性为近年来P改性的研究热点。将纳米级的1.31拉伸性能测试利用U3B1-500KB万能材填料通过各种手段均匀地分散到PP基体中,利料试验机测定,样条规格为宽度x厚度=4mmx用纳米粒子的小尺寸效应、大的比表面积以及强1mm,样品夹距为30mm,测试条件:拉伸速率为的界面作用力,将填料的刚性、尺寸稳定性和热50mm/min,室温环境相对湿度为60%~80稳定性与聚合物的韧性加工性及介电性完美地132冲击强度的测定按GB/T164201996方法,结合起来,可望获得优异的综合性能。采用XCJ50 CHARPY型悬臂梁冲击机进行测由于纳米SiO2、CaCO3等一些无机纳米材料试,试样为带有型缺口的标准样条。比较便宜在适当添加聚烯烃弹性体(POE)的同133熔点和结晶温度的测试采用DSCQ100时添加少量纳米Sio2对聚丙烯进行增韧增强,可差热扫描量热仪测定。N2保护下,以20℃/min升显著提高聚丙烯的综合性能。本文研究了纳米温速率从40℃升至200℃,以消除热历史;淬火SiO2的用量对PPOE纳米SO2复合材料性能后再以10℃/min的升温速率从40℃升至200℃的影响。记录复合材料的熔融曲线;最后,从200℃以1实验部分10cm的产中围在和扫描图谱作为结晶由11主要原料CNMHG聚丙烯树脂(P),工业级,韩国LG;聚烯烃弹性体(POE),工业级,韩国LG;纳米SO2,工业收稿日期:2010112级,江西省新余市思远矿业有限公司。胶体与聚合物第29卷2结果与讨论合材料冲击性能的主要因素,纳米SiO2的粒径21复合材料的拉伸性能分析小,比表面积大,与基体树脂有更大的接触面积纳米SO2用量对复合材料的拉伸屈服强度交互式与基休粘合更牢,这使得冲击强度增大。及拉伸断裂伸长率的影响如图1所示。由图可知除了纳米S2对PP的改性作用外,POE加人对随着纳米SO2用量的增多,PPOE复合体系的复合材料的性能的改善也起到一定作用,纳米断裂伸长率呈先减小后增大趋势,而拉伸强度呈SiO2和POE对PP的改性起协同作用。先增大后减小的趋势。当纳米SO2含量小于3%时,拉伸强度的增大趋势明显,而断裂伸长率递减趋势显著;当含量大于3%时,拉伸强度缓慢降低,而断裂伸长率则呈现平缓增大。其原因是随着纳米SO2的加入,通过无机粒子活性表面和活性原子中心与高分子链的作用力形成丝网状连接结构,从而提高了复合材料的拉伸强度。纳米siO2的含量较低时,诱发异相成核,使复合体系的结晶度增大也是拉伸强度增强的一个重要原图2纳米Sio2对复合材料冲击强度的影响因。而当纳米SO2的含量过大形成团聚体至一定23复合材料的结晶温度分析尺寸时,团聚体尺寸超过裂缝内部空隙,纳米siO2粒子不能进入,不能使裂缝转化为银纹,且此时纳米SiO2诱发结晶的作用并不明显,因而使材料强度变差。图3纳米SiO2用量对复合材料结品温度的影响纳米sO2用量对复合材料结晶温度的影响如图3所示。由图可知,POE和纳米SO2的加人图1复合材料拉伸性能及断裂伸长率曲线都能使PP的结晶温度提高,这是说明POE和纳米SiO2对PP都有成核作用,使结晶度增大,结晶22复合材料的冲击性能分析温度升高。但是,随着纳米Sio2含量的变化,两者纳米SiO2用量对复合材料的冲击强度的影对PP成核影响的程度不同。当纳米SO2含量小响如图2所示。由图可知当纳米SO2用量低于于3%时体系的结晶温度依次升高这是因为在3%时,复合材料的冲击强度随纳米SO2用量的纳米SO2浓度较低时时,POE和纳米S2同时增加而减小,当纳米So2的量超过3%时复合起着成核剂的作用,有利于结晶;而当纳米SO2材料的冲击强度随着纳米SO2用量的增加而增浓度高时(大于3%)时纳米SO2不能起成核剂大。当纳米SO2用量为3%时复合材料的冲击性的作用,甚至阻碍了PP结晶,此时只有POE结能达到最差为32KJ/m2当纳米So2的含量较PP的结晶有促进作用复合材料的结晶温度有所低时,纳米SO2的加入主要起到了成核剂的作用,使聚合物的结晶提高则大分子链之间的作中国煤化工用力增大,使分子链的活动能力减弱,对材料的CNMHG点的影响如图韧性不利。随着纳米SO2含量的增加纳米SO24所示。由图可以知,随着纳米SO2含量的递增,与塑料树脂的相互作用越来越强并成为影响复复合体系熔点在149℃左右波动,并整体呈下降邓志等:聚丙烯/聚烯烃弹性体/纳米SiO2复合材料的制备与性能研究趋势但下降不太明显说明纳米SO2的加入对参考文献复合体系的熔点没在太大影响。[聂颖肖明世界聚丙烯的供需现状及发展前景团门化工科技市场2008,31(3):5-10[2]任巨光窦强我国聚丙烯增韧改性进展U现代塑料加工应用2002,14(3)42~46[] Karger K J. Polypropylene structure and morphology [M]Cambrige: Great Britain University Press, 1995[4]王丽,赵伟.聚丙烯交联改性的研究[塑料制造,[5]晋日亚贺增聚丙烯的改性[现代塑料加工应用,200013(1)62-64[6]Kazya O, Toru F, Yuzo Y. Development of图4不同配比复合材料的熔点bamboo-based polymer composites and their mechanical3结论properties [] Composites Part A: Applied Science an在力学性能上,随着纳米SiO用量的增多,[mywa,cemL, Alexander B M et aL.PP/POE复合体系的拉伸强度先增大后减小,冲击强度先减小后增大,当纳米SO2的用量为3% nanocomposites. Polypropylene and polystyrene时,PPOE纳米SO2复合材料的拉伸强度达到nanocomposites[J]. J Am Chem Soc, 2000: 1866-1873最大,此时的冲击强度是最低的。在热性能方面[8]何叶尔李力关肇基著聚丙烯树脂的加工与应用MPOE和纳米SiO2对P均有成核作用,从而两者北京中国石化出版社194的加入提高了P的结晶温度,但是纳米SO2的任显诚白兰英王贵恒纳米CaCO3增强增韧聚丙烯加入使PPOE复合体系的熔点有所降低,只是1o周火鹏杨莉同礼成等巖丙烯/聚烯烃弹性体共混这种降低不是太明显,这大大地扩宽了PP的使物的制备与性能研究门胶体与聚合物,200,27(4用范围。Preparation and Properties of PP/PoE/ nano-SiO2 CompositesDENG Zhi, TSAI Fangchang, YANG Li, HU Ping, LIAO Hering, LIU Zhiwei, WEN Sheng'(1 Faculty of Materials Science and Engineering, Hubei University Wuhan 4300622 Ministry-of-Education-Key Laboratory for the Green Preparation and Application of Functional Materials, Wuhan 430062;3 Faculty of Chemistry and Materials Science, Xiaogan University Xiaogan 432000)Abstract: A series of Polypropylene(PP)/polyolefin elastomer(POE)nano-Sio composites wereprepared by melt extrusion. The effects of Polyolefin elastomer and nano-SiO2 on the thermal and mechanicalproperties of the obtained composites were characterized by differential scanning calorimetry DSC)and thetensile test. The results showed that the tensile strength of the composites reached the max value and theimpact strength of composites was the minimum when the content of nano-Sio2 was 3%. The crystallizationtemperature of the PP was improved by the nucleation function of POE and nano-Sio,, but the melting pointof the composites decreased with the content of nano-SiO2 creasing.Key words: Polypropylene; Polyolefin Elastomer; Nano-SiOz中国煤化工本文引用格式:邓志蔡芳昌,杨莉,等聚丙烯/聚烯烃弹HCNMHG与性能研究t胶体与聚合物201.2):6971