无机物的偶联接枝改性及对PP增强增韧的研究

• 作 者: 黄寅峰
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 纳米SiO2 增强增韧 玻璃纤维 滑石粉 聚丙烯

聚丙烯（PP）,具有相对密度小、价格低、加工性优良等特点。但聚丙烯也存在低温脆性、硬度偏低、成型收缩率大等缺点。采用常规弹性体增韧PP效果显著,但会降低PP材料的拉伸强度等性能;而无机粒子能同时对材料增强增韧,但是由于无机粒子与基体之间的相容性较差,增强增韧有限。本文作者为了提高PP材料的力学性能和耐热性能,分别采用玻璃纤维、微米级滑石粉、纳米级二氧化硅（SiO₂）,系统研究了它们的偶联改性、偶联接枝改性对及PP材料的性能影响。经研究可以得到以下结论:（1）使用含双键的3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷对玻璃纤维进行预处理,采用过氧化苯甲酰（BPO）引发接枝丙烯酸。通过FT-IR、TGA、EDS等分析证明了丙烯酸可以接枝在玻璃纤维上,同时利用转矩流变仪分析了偶联接枝改性填充物与基体树脂的反应可行性。（2）少量微米级滑石粉在可以对PP材料增强增韧,但加入量过多会导致性能下降。接枝偶联剂以后,力学性能提高在30%左右。（3）含环氧基的偶联剂3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷（GPS）预处理纳米SiO₂,通过环氧基和活性氨基开环反应,在烷基化的SiO₂表面包覆超支化聚乙烯亚胺（HPEI）聚合物壳层,制得SiO₂为核,GPS-HPEI为壳的核壳聚合物。当纳米SiO₂加入量在2-3w%t时,PP/PP-g-MAH/SiO₂-GPS-HPEI材料的拉伸强度比纯PP材料提高了36.8%,缺口冲击强度提高了96.3%。从SEM分析可知改性纳米SiO₂在复合材料中分散均匀,材料冲击断裂面有大量褶皱和基体屈服和裂纹产生的滑移,属于韧性断裂。材料耐热性能也有明显改善,维卡软化点也比纯样提高了10.9℃。