聚丙烯-多面體低聚倍半硅氧烷復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、聚丙烯(PP)作為最輕的通用塑料，常被用于建材、交通工具、醫(yī)療設(shè)備和日常生活用品等領(lǐng)域，然而其較容易燃燒和老化，且韌性差和低溫脆性明顯等缺點(diǎn)影響了應(yīng)用范圍的進(jìn)一步拓展。為了改善PP的力學(xué)、熱穩(wěn)定、阻燃等性能，本文通過國內(nèi)外文獻(xiàn)調(diào)研，簡(jiǎn)述了PP改性方法和納米粒子多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)研究現(xiàn)狀，并利用POSS對(duì)其進(jìn)行改性研究，主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　1.本文首先選取4種具有典型代表性結(jié)構(gòu)的POSS對(duì)PP進(jìn)行改性研

2、究，分別為苯基POSS(B-POSS)、異丁基POSS(Oib-POSS)、八乙烯基POSS(OV-POSS)以及環(huán)氧基POSS(G-POSS)。通過熔融共混制備PP/POSS復(fù)合材料，并對(duì)材料的熱性能和力學(xué)性能測(cè)試。熱失重結(jié)果表明在POSS同等添加量情況下（2wt％），含有G-POSS和OV-POSS的PP復(fù)合材料熱穩(wěn)定性要明顯優(yōu)于Oib-POSS和B-POSS。力學(xué)研究表明，G-POSS可以提高PP的延伸率，而B-POSS反而會(huì)使P

3、P的延伸率下降;Oib-POSS可以提高PP的強(qiáng)度，其他3種POSS對(duì)PP強(qiáng)度的影響則不大。綜合比較，選取OV-POSS以及G-POSS為POSS基材，進(jìn)一步研究PP/POSS復(fù)合材料相關(guān)性能。
　　2.采用熔融共混的方法制備了PP/OV-POSS和PP/過氧化二異丙苯(DCP)/OV-POSS復(fù)合材料，并對(duì)兩類復(fù)合材料的熱性能進(jìn)行比較。結(jié)果表明在空氣氣氛下，PP/OV-POSS復(fù)合材料熱穩(wěn)定性能優(yōu)于PP/DCP/OV-POSS復(fù)

4、合材料。再利用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa兩種動(dòng)力學(xué)模型從熱分解動(dòng)力學(xué)的角度對(duì)物理共混復(fù)合材料活化能進(jìn)行了進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)OV-POSS可以明顯提高PP的熱解活化能。
　　3.利用熔融共混的方法制備了PP/G-POSS和PP/馬來酸酐接枝聚丙烯(MAPP)/G-POSS復(fù)合材料，研究G-POSS和相容劑MAPP含量對(duì)復(fù)合材料性能的影響。G-POSS的引入提高了PP基體的熱氧化穩(wěn)定性，當(dāng)加入相容劑MAPP后，

5、G-POSS會(huì)和MAPP產(chǎn)生協(xié)效作用進(jìn)一步提升復(fù)合材料的熱氧化穩(wěn)定性，并且隨著MAPP的增加復(fù)合材料的熱氧化穩(wěn)定性能也提高，MAPP含量一定時(shí)，復(fù)合材料熱氧化穩(wěn)定性隨著G-POSS含量的增加而提高，但是G-POSS添加量達(dá)到5wt％時(shí)，復(fù)合材料的熱氧化穩(wěn)定性反而會(huì)降低。力學(xué)研究表明，G-POSS起到提高PP延伸率，降低PP強(qiáng)度和彈性模量的作用，尤其加入MAPP后這種作用更加明顯。用熱解光電離飛行時(shí)間質(zhì)譜儀對(duì)G-POSS含量為5wt％的P

6、P/G-POSS復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)了18種主要熱解產(chǎn)物，有包含單烯烴和二烯烴的烯屬烴，還有一部分是芳香烴。但是，在熱解產(chǎn)物檢測(cè)結(jié)果的譜峰中并未發(fā)現(xiàn)硅元素和氧元素，而這兩種元素是G-POSS的主要成分，這是因?yàn)楣柩鮾煞N元素在復(fù)合材料熱解過程中生成了SiO2和Si-O-C固體殘余物，從而沒有被載氣帶到電離室。
　　4.以聚磷酸銨(APP)和成炭劑(CFA)為膨脹阻燃劑(IFR)，其中APP∶CFA=3∶1，G-POSS為協(xié)效劑，M