论文部分内容阅读
纳米无机颗粒粒度细、比表面积大，具有一系列独特的性能，已成为高性能复合材料、电子、陶瓷材料等高新技术的重要的研究对象。但由于纳米颗粒表面能和比表面积大，往往在复合体系中形成较大的聚集体，使纳米颗粒体系难以发挥其独特作用，纳米颗粒在复合材料中一旦发生相分离而团聚，复合材料的性能就会劣化。因此解决团聚难题已成为当今纳米技术发展中最为迫切的课题。近年来，人们采用表面改性方法来改善颗粒的抗团聚性能提高纳米颗粒的分散性。
纳米颗粒的表面改性是通过物理或化学方法将表面处理剂吸附或反应在纳米颗粒的表面，形成包膜，使其表面活化，从而改善纳米颗粒的表面性能。本工作采用目前研究和使用最广泛的表面改性方法——局部化学反应改性法，对纳米碳酸钙的表面进行改性，获得表面性能较优的功能化纳米碳酸钙。
基于此目的，本论文在合成纳米碳酸钙的同时加入树脂改性中常用的马来酸酐（MAH），在纳米碳酸钙粒子的表面引入羧基、羟基、双键等活性基团对纳米碳酸钙表面进行改性，通过调节马来酸酐的用量，有效地控制纳米碳酸钙的极性和表面能，获得界面性能最理想的改性纳米碳酸钙，并通过XRD、ATR-FTIR、TGA、SEM、DSA等手段对不同含量的MAH改性纳米碳酸钙的表面官能团结构及表面性能进行了表征。同时以SEM，ATR-FTIR和TGA等手段对MAH改性纳米碳酸钙的过程机理进行了论证。
以上述工作为基础，在一定条件下把制得经表面改性后的纳米碳酸钙加入到聚丙烯（PP）中，制备了具有良好综合力学性能的纳米碳酸钙填充聚丙烯复合材料，通过DSA、ATR-FTIR、SEM、XRD和DSC对制备的纳米复合材料进行了结构和性能的表征；通过力学性能的测试了解表面改性纳米碳酸钙对复合材料宏观性能的影响。结果表明表面改性纳米碳酸钙对PP可以起到异相成核和诱导β晶形成的作用进而改善材料的力学性能，因此复合材料的强度和韧性明显提高。