汽車保險杠用改性聚丙烯(PP)復(fù)合材料性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、本論文通過橡膠(POE)和聚丙烯(PP)共混、添加β成核劑改變聚丙烯的結(jié)晶形態(tài)、在聚丙烯中加入納米SiO2以及利用納米SiO2和β成核劑復(fù)合改性PP/POE復(fù)合材料這幾種方式來對聚丙烯進行增韌改性,研究了改性后復(fù)合材料的性能,并利用力學(xué)性能測試、偏光顯微鏡(POM)、廣角X射線衍射儀(WAXD)、差示掃描量熱儀(DSC)以及掃描電子顯微鏡(SEM)等手段對其進行了詳細的表征,以期制得符合汽車保險杠專用料要求的高韌性高強度聚丙烯復(fù)合材料。

2、
   在研究橡膠改性PP的過程中,采用了美國陶氏(DOW)化學(xué)公司使用茂金屬催化劑通過乙烯和辛烯原位聚合技術(shù)生產(chǎn)的一種飽和乙烯-辛烯共聚物(POE)增韌改性PP。對PP/POE共混體系的力學(xué)性能、斷面形貌和結(jié)晶性能進行了研究,并研究了β成核劑的加入對POE改性PP力學(xué)性能影響。研究結(jié)果表明,隨著POE含量的增加,PP/POE復(fù)合體系的缺口沖擊強度和斷裂伸長率逐漸升高,而其拉伸屈服強度和彎曲強度卻隨之降低。結(jié)晶分析表明,POE的

3、加入破壞了PP分子鏈的規(guī)整性,阻礙了PP的結(jié)晶,使其結(jié)晶度Xc下降;POE對PP晶粒能產(chǎn)生細化作用;在PP/POE體系中,β成核劑的加入反而提高了體系的拉伸強度,消除了脆韌轉(zhuǎn)變點。
   在研究成核劑增韌改性聚丙烯的過程中,利用β晶成核劑(TMB-5)對抗沖共聚聚丙烯的力學(xué)性能、結(jié)晶性能以及斷面形貌的影響進行了研究。結(jié)果表明,在PP中添加β成核劑TMB-5后,其拉伸屈服強度和彎曲強度下降,而韌性增強,當β成核劑用量為0.4%時,

4、其缺口沖擊強度和斷裂伸長率達到最大值;由偏光顯微鏡觀察可知,在PP中添加TMB-5后,球晶尺寸明顯減小,可以觀察到束狀晶片聚集體;TMB-5的加入加速了PP的結(jié)晶過程,PP的結(jié)晶度提高。
   采用納米SiO2增韌改性PP,對PP/納米SiO2復(fù)合材料的力學(xué)性能、斷面形貌和結(jié)晶性能分別進行了研究。結(jié)果表明:適量的納米SiO2對PP/納米SiO2復(fù)合材料能起到增強增韌的作用,而PP-g-MAH的加入能有效地增強納米SiO2和PP間

5、的界面作用;采用母料共混法可進一步提高PP/納米SiO2復(fù)合材料的力學(xué)性能;SEM觀察表明,納米SiO2粒子的存在能有效地終止裂紋,吸收大量的沖擊能量,從而提高了材料的韌性;DSC分析表明,納米SiO2對PP有異相成核的作用,使PP的結(jié)晶過程可以在較高溫度下進行,并且PP-g-MAH的加入更有利于納米SiO2發(fā)揮異相成核的作用;納米SiO2的存在使得PP球晶尺寸變小,呈現(xiàn)球晶細化的特征;XRD分析表明,納米SiO2的加入誘導(dǎo)生成了少量的

6、β晶,從而提高了PP復(fù)合材料的缺口沖擊強度。
   通過納米SiO2和β成核劑復(fù)合改性PP/POE復(fù)合材料,研究了納米SiO2和β成核劑的加料方式和用量對PP/POE復(fù)合材料性能的影響。研究結(jié)果表明:當PP/POE/納米SiO2的比例為100/25/4時,復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最好;采用母料共混法制備的PP/POE/納米SiO2復(fù)合材料的力學(xué)性能高于相同配方的直接共混法。采用逐級分散法增加了納米SiO2分散的均勻性,其制備的PP

7、/POE/納米SiO2復(fù)合材料的力學(xué)性能高于相同配方的兩步母料法;當在PP/POE共混體系中加入納米SiO2后,球晶尺寸減小,相鄰球晶間的界面變得模糊;在PP/POE/納米SiO2復(fù)合體系中的加入β成核劑后,復(fù)合材料的拉伸屈服強度和彎曲強度下降,而韌性進一步增強,當β成核劑含量為0.4%時,復(fù)合材料的缺口沖擊強度和斷裂伸長率達到最大值,并且其拉伸強度得到明顯提高,其綜合性能達到了汽車保險杠對PP復(fù)合材料的要求;XRD表明,β成核劑在納米

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