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聚丙烯复合材料的制备和性能
来源:中国纤维网 添加人:service4 添加时间:2021-2-5

     摘要:用马来酸酐和苯乙烯改性蒙脱土得到改性蒙脱土(SMA-MMT),然后用熔融共混法制备了聚丙烯(PP)/三元乙丙橡胶(EPDM)/改性蒙脱土纳米复合材料,且加入接枝物PP-g-MAH-St作为相容剂。X射线衍射分析显示SMA-MMT的层间距达到3.98nm。透射电镜分析表明聚合物分子链已经插入蒙脱土片层中。接枝物含量为15%(质量分数,下同)时,复合材料的力学性能达到最好,拉伸强度和冲击强度分别为32.4MPa和79.5J/m。差示扫描量热分析结果表明,PP-g-MAH-St和SMA-MMT的加入可以改善PP的结晶性能当PP-g-MAH-St和SMA-MM’T,含量分别为15%和2%时,复合材料中PP的结晶温度为120℃。

关键词:聚丙烯;三元乙丙橡胶;蒙脱土;熔融共混;纳米复合材料

PP应用广泛,但某些性能的不足限制了其应用,比如韧性差。一般采用橡塑共混来提高其韧性,其中使用动态硫化技术对PP与橡胶进行共混来提高PP韧性的研究较多。采用简单橡塑共混方法虽然可以提高PP的韧性,但材料的其他性能会降低。考虑到蒙脱土的增强增韧特性,制备的PP/橡胶/蒙脱土纳米复合材料,可以在对PP进一步增韧的同时保持或增加复合材料的强度。目前关于聚合物合金复合材料的报道很多,但集中于蒙脱土对合金性能方面的研究还不是很多Guo等用熔融共混法制备了PP/乙烯-丁烯共聚物(POE)/有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料,并加入马来酸酐接枝PP作为相容剂。在PP和POE中加入OMMT和接枝物后,PP的韧性大幅度上升。
SMA(马来酸酐和苯乙烯的共聚物)具有透明性好、耐高温等特点,是一种优良的改性材料,且极性较强,与蒙脱土具有较好的相容性。因此在原有实验研究基础上,本文用溶液本体法对MMT进行改性,制得SMA-MMT,然后用PP-g-MAH-St作为相容剂,通过熔融共混法制备了PP/EPDM/PP-g-MAH-St/SMA-MMT纳米复合材料,并对蒙脱土的插层和分散效果以及纳米复合材料的力学性能和结晶性能进行了表征。

结论
(1)采用MAH和St对钠基蒙脱土进行改性,制备出SMA-MMT,蒙脱土的层间距从原来的1.23nm增大到2.0nm,当接枝物含量为15%时,蒙脱土层间距达到3.98nm。
(2)通过熔融法制得了插层型纳米复合材料,接枝物的加入可以明显改善复合材料的性能,当接枝物的含量为15%时,复合材料的拉伸强度和冲击强度分别达到32.4MPa和79.5J/m,比PP/EPDM简单共混(27MPa81J/m)有较大改善。
(3)接枝物和蒙脱土可以作为PP异相结晶的晶核,并使材料中PP的结晶温度升高,当接枝物和蒙脱土含量分别为15%和2%时,PP的结晶温度由111.5℃升高至120.0℃。