硅烷接枝交聯(lián)聚乙烯的結(jié)構(gòu)與性能及其在納米復(fù)合材料中的應(yīng)用.pdf

1、本文采用有限差分法模擬了乙烯基硅烷在聚乙烯中的擴(kuò)散行為；研究了乙烯基硅烷與聚乙烯的熔融接枝反應(yīng)，根據(jù)聚合物彈性理論，研究了硅烷交聯(lián)聚乙烯的結(jié)構(gòu)與性能，從結(jié)晶結(jié)構(gòu)和結(jié)晶動(dòng)力學(xué)兩個(gè)方面研究了硅烷接枝交聯(lián)聚乙烯的結(jié)晶行為，制備并表征了HDPE/nano-SiO<,2>復(fù)合材料和HDPE/SiO<,2>有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料，首次系統(tǒng)地研究了硅烷接枝交聯(lián)聚乙烯的結(jié)構(gòu)與性能及其在納米復(fù)合材料中的應(yīng)用。 采用有限差分法建立了數(shù)學(xué)模型，編制計(jì)算機(jī)

2、程序模擬了不飽和硅烷在聚乙烯中的擴(kuò)散行為，得到了硅烷在聚乙烯中傳輸?shù)臄U(kuò)散系數(shù)，并計(jì)算出擴(kuò)散活化能E<,D>，VFMS在HDPE，LDPE，LLDPE中擴(kuò)散活化能分別為38.2、24.0和22.0kJ。 采用FTIR、Raman、NMR和 ICP 表征了硅烷接枝聚乙烯，F(xiàn)TIR譜圖上1170cm<'-1>、1110cm<'-1>、1090cm<'-1>和960cm<'-1>等處出現(xiàn)-Si-O-CH<,3>的特征吸收峰，激光Rama

3、n光譜上，硅烷的散射峰出現(xiàn)在1090cm<'-1>，<'1>H和<'13>C N=MR 譜圖上，-OCH<,3>的特征峰分別出現(xiàn)在δ為4.25處和68處。采用IC P測(cè)得VTMS接枝LLDPE、LDPE和HDPE的接枝率分別為0.671-0.988％、0.349-0.972％和0.254-750％之間。 按照交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)狀念方程和Mooney-Rivlin方程可以測(cè)定交聯(lián)聚乙烯的交聯(lián)密度，當(dāng)凝膠含量相同時(shí)，硅烷交聯(lián)聚乙烯的交聯(lián)密度大

4、于過氧化物交聯(lián)聚乙烯。在70℃的二甲苯和沸騰的苯中進(jìn)行交聯(lián)物的平衡溶脹試驗(yàn)，也可以證明當(dāng)凝膠含量相同時(shí)，硅烷交聯(lián)聚乙烯的交聯(lián)密度大于過氧化物交聯(lián)聚乙烯。同時(shí)測(cè)得了LDPE/沸騰苯體系的Huggins參數(shù)x<,1>=0.30。 DSC、XRD和Raman光譜都可以研究接枝和交聯(lián)反應(yīng)引起的聚乙烯結(jié)晶結(jié)構(gòu)的變化。對(duì)于LLDPE，隨著硅烷用量的增加，Rarnan光譜分析表明，硅烷接枝聚乙烯的晶相由57.58％下降到46.99％，非晶相由

5、11.58％上升到16.52％，中間相也由30.84％上升到36.48％。DSC測(cè)定的結(jié)晶度由40.73％下降到32.32％，XRD測(cè)定的結(jié)晶度由39.66％下降到32.87％，且結(jié)晶的熔點(diǎn)降低，晶粒變小，晶面間距增大，HDPE和LLDPE也有類似的結(jié)果。非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)研究表明接枝處理后聚乙烯Avrami指數(shù)n基本不變：結(jié)晶速率常數(shù)Z<,0>下降；半結(jié)晶期t<,12>延長(zhǎng)。交聯(lián)后Z<,0>進(jìn)一步下降，t<,12>進(jìn)一步延長(zhǎng)。

6、對(duì)聚乙烯進(jìn)行硅烷接枝，對(duì)SiO<,2>進(jìn)行表面處理，都可以改善HDPE/nano-SiO<,2>共混體系的相容性，提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。當(dāng)nano-SiO<,2>的含量為10％左右時(shí)，體系的拉伸強(qiáng)度可提高近30％，并且復(fù)合材料的熱分解溫度提高20℃。 以PEW為模型化合物，研究了HDPE與TEOS的Sol-Gel反應(yīng)，在小型密煉機(jī)上實(shí)施了硅烷接枝聚乙烯與TEOS的Sol-Gel過程，當(dāng)密煉機(jī)的轉(zhuǎn)速以60min<'-1>；聚乙烯