无机纳米粒子改性聚丙烯的研究

1、College of Polymer Science & Engineering无机刚性粒子增韧聚丙烯研究进展姓名：王昆 学号：20110402310067 指导老师：李超群College of Material & Chemical Engineering, Hainan University 影响无机刚性粒子增韧影响无机刚性粒子增韧PP的因素的因素PP性质的介绍性质的介绍无机刚性粒子增韧无机刚性粒子增韧PP机理机理不同工艺和改性方法对纳米无机粒子不同工艺和改性方法对纳米无机粒子/PP的增韧的增韧无机刚性粒子增韧聚丙烯研究进展无机粒子增韧聚丙烯研究展望无机粒子增韧聚丙烯研究展

2、望College of Material & Chemical Engineering, Hainan University 聚丙烯优点：聚丙烯优点：耐热性耐热性 耐化学腐蚀耐化学腐蚀性能良好性能良好高频绝缘性高频绝缘性介电性能优良介电性能优良相对密度低相对密度低 价格低廉价格低廉 来源丰富来源丰富聚丙烯聚丙烯用途广泛用途广泛优良的力学性能优良的力学性能聚聚丙烯缺点丙烯缺点低温脆性大低温脆性大成型收缩率大成型收缩率大改性：增韧改性：增韧无机刚性粒子无机刚性粒子滑石粉、高岭土、CaCO3、硫酸钡、蒙脱土、二氧化硅PP性质的介绍性质的介绍College of Material &

3、Chemical Engineering, Hainan University 无机刚性粒子增韧PP机理nPP增韧机理主要有非弹性体的“冷拉机理” 、“空洞化理论”和 新的理论概念:类似橡胶弹性体空洞化增韧机理的微观结构增韧机理 。应力集中应力集中剥离剥离剪切屈服剪切屈服PP/ CaCO3电镜图无机刚性粒子增韧无机刚性粒子增韧PP研究进展研究进展 史学涛史学涛 中国塑料中国塑料 2005 .11College of Material & Chemical Engineering, Hainan University PP-PP-增韧剂增韧剂复合技术复合技术 填料的分散填料的分散 界面作

4、用界面作用 PPPP基体性质和无基体性质和无机粒子性质及用量机粒子性质及用量影响无机刚性粒子增韧PP的因素College of Material & Chemical Engineering, Hainan University 性能性能结构结构组成组成加工工艺加工工艺 组成加工结构性能之间的关联性和复杂性组成加工结构性能之间的关联性和复杂性, , 为高分子复合材料提供了广阔的设计空间。为高分子复合材料提供了广阔的设计空间。 3种不同的PP基体(均聚PP、共聚PP、均聚PP和共聚PP按质量比1:1混合) 对 PP/CaCO3复合材料性能的研究结果表明，当CaCO3含量适当时，3种PP基

5、复合材料的冲击强度均得到提高，但基体为共聚 PP和含有共聚PP的复合材料提高得更多。 PP基体和无机粒子性质及用量：基体和无机粒子性质及用量： PP基体基体College of Material & Chemical Engineering, Hainan University PP基体相对分子质量大小的影响CaCO3用量对用量对H-PP（A)和和E-PP(B)基复合材料冲击强度的影响基复合材料冲击强度的影响 研究表明，基体相对分子质量增大，也会使材料发生脆-韧转变的临界基体层厚度增加。无机刚性粒子增韧聚丙烯的影响因素无机刚性粒子增韧聚丙烯的影响因素 邹寅将邹寅将 应用化学应用化学 2

6、013.3College of Material & Chemical Engineering, Hainan University 无机刚性粒子的性质： 无机刚性粒子粒径越小，增韧效果更好。纳米碳酸钙增韧增强纳米碳酸钙增韧增强PP研究研究 胡胜飞胡胜飞 工程塑料应用工程塑料应用 2004College of Material & Chemical Engineering, Hainan University 无机刚性粒子用量对增韧效果的影响塑料塑料/填料复合体系发生脆韧转变的必要条件是相邻填料粒子填料复合体系发生脆韧转变的必要条件是相邻填料粒子的平均间距的平均间距c（为临界基

7、体层厚度（为临界基体层厚度 ）。）。塑料基体层的平均厚度r填料体积分数d填料粒子平均粒径 无机刚性粒子填充量较小时，粒子在树脂基体中的分散浓度过低，无机刚性粒子填充量较小时，粒子在树脂基体中的分散浓度过低，基体仍然是载荷的主要承担者，增韧效果不是很明显。粒子含量过大，基体仍然是载荷的主要承担者，增韧效果不是很明显。粒子含量过大，材料受到冲击时产生微裂纹和塑性变形太大，几乎为宏观应力开裂，冲材料受到冲击时产生微裂纹和塑性变形太大，几乎为宏观应力开裂，冲击性能大大下降，增韧效果降低。击性能大大下降，增韧效果降低。无机刚性粒子增韧聚丙烯的影响因素无机刚性粒子增韧聚丙烯的影响因素 邹寅将邹寅将 应用化

8、学应用化学 2013.3College of Material & Chemical Engineering, Hainan University 无机刚性粒子与PP 基体间界面相互作用刚性粒子增韧聚合物的界面条件判据: 存在一临界BC值，当 BBc时时,复合材料的复合材料的冲击强度急剧下降冲击强度急剧下降,增韧效增韧效果差果差;当当BdiSBBc时时,复合复合材料的冲击强度急剧增加材料的冲击强度急剧增加,获得了超高韧性获得了超高韧性,其中其中,Bdis:是获得良好分散所需要的是获得良好分散所需要的界面豁结强度。由此可知界面豁结强度。由此可知,满足一定的界面强度要求满足一定的界面强度要

9、求是实现增韧增强的重要因是实现增韧增强的重要因素。素。无机刚性粒子增韧增强无机刚性粒子增韧增强PP研究进展研究进展 史学涛史学涛 中国塑料中国塑料 2005.11College of Material & Chemical Engineering, Hainan University 断裂断裂应力集中应力集中良好分散良好分散1.熔融高速共混的方法使无机刚性粒子在熔融高速共混的方法使无机刚性粒子在PP基体中均匀分散基体中均匀分散：裂纹不同工艺和改性方法对纳米无机粒子不同工艺和改性方法对纳米无机粒子/PP的增韧的增韧熔融共混法制备聚合物熔融共混法制备聚合物/纳米无机粒子复合材料纳米无机粒子

10、复合材料 黄锐黄锐 中国塑料中国塑料 2003.4College of Material & Chemical Engineering, Hainan University 2.新的填充母粒法制备“核一壳”粒子增韧PP无机粒子改性新方法：采用一种粒子将另一种粒子的表面包覆起来，形成特无机粒子改性新方法：采用一种粒子将另一种粒子的表面包覆起来，形成特殊的殊的“核壳核壳”结构；结构；“核壳核壳”粒子表现粒子表现 “壳层壳层”粒子的表面性能，杂化粒子粒子的表面性能，杂化粒子往往兼具了两种粒子的特性往往兼具了两种粒子的特性。核壳粒子在聚丙稀的应用核壳粒子在聚丙稀的应用(a) 硅烷偶联剂处理玻纤

11、体系（无横晶）（b）GO包覆玻纤体系（横晶）高性能聚合物网巧性粒子复合材料制备的新技术高性能聚合物网巧性粒子复合材料制备的新技术 欧玉春欧玉春 工程塑料应用工程塑料应用 2001.12College of Material & Chemical Engineering, Hainan University 3.溶液共混法和聚合法分别制备PP/SiO2复合材料在相同工艺条件下，共混法较聚合法的增韧效果更为显著纳米二氧化硅粒子增韧聚丙烯的研究纳米二氧化硅粒子增韧聚丙烯的研究 杨海棠杨海棠 甘肃工业大学学报甘肃工业大学学报 2003.6College of Material & Ch

12、emical Engineering, Hainan University 无机粒子增韧聚丙烯研究展望n 无机粒子增韧的聚丙烯复合材料在生活中广泛的运用，无机粒子增韧的聚丙烯复合材料在生活中广泛的运用，将使我们更加致力于聚丙烯复合材料的研究。对无机纳米将使我们更加致力于聚丙烯复合材料的研究。对无机纳米粒子的分散问题、提高纳米粒子与聚丙烯界面相容性的问粒子的分散问题、提高纳米粒子与聚丙烯界面相容性的问题，我们要对无机粒子进行更加适宜的表面改性和处理。题，我们要对无机粒子进行更加适宜的表面改性和处理。另外另外,增韧机理的继续探究和三元增韧复合材料的深入研增韧机理的继续探究和三元增韧复合材料的深入研

13、究也是今后的课题之一。究也是今后的课题之一。 College of Material & Chemical Engineering, Hainan University 参考文献参考文献1周媛周媛,谢雁谢雁,刘新民刘新民,潘炯玺潘炯玺. 增韧增强增韧增强PP复合材料的研究复合材料的研究J. 合成树脂及塑料合成树脂及塑料,2005,02:11-13+22.2王港王港. 利用超高速混合器制备纳米碳酸钙利用超高速混合器制备纳米碳酸钙/聚丙烯复合材料的研究聚丙烯复合材料的研究D.四川大学四川大学,2003.3周苏周苏. 聚丙烯复合材料的性能和断裂行为的研究聚丙烯复合材料的性能和断裂行为的研究D

14、.扬州大学扬州大学,2012.4杨旸杨旸,邬素华邬素华. 聚丙烯聚丙烯/碳酸钙复合材料的性能研究碳酸钙复合材料的性能研究J. 塑料塑料,2007,06:5-7.5张桂云张桂云,古建仪古建仪. 聚丙烯聚丙烯/碳酸钙复合材料改性研究碳酸钙复合材料改性研究J. 现代塑料加工应用现代塑料加工应用,2009,05:33-35.6王剑峰王剑峰. 具有核壳结构的具有核壳结构的CaCO3表面包覆改性及其在表面包覆改性及其在PP复合材料中的应用复合材料中的应用D.福建师范大学福建师范大学,2008.7杨旸杨旸. 聚丙烯增韧改性的研究聚丙烯增韧改性的研究D.天津科技大学天津科技大学,2008.8李耐刚李耐刚. 基

15、于界面设计的碳酸钙表面改性及在基于界面设计的碳酸钙表面改性及在PP、PVC中的应用中的应用D.福建师范大学福建师范大学,2006.9羊海棠羊海棠,杨瑞成杨瑞成,冯辉霞冯辉霞,李迎春李迎春,陈奎陈奎,袁晓波袁晓波. 纳米二氧化硅粒子增韧聚丙烯的研究纳米二氧化硅粒子增韧聚丙烯的研究J. 甘肃工业大学学报甘肃工业大学学报,2003,02:34-36.10吴唯吴唯. 动态硫化法动态硫化法PP/EPDM/纳米纳米SiO_2双重粒子协同增韧改性研究双重粒子协同增韧改性研究J. 弹性体弹性体,2001,05:6-11.11吴永刚吴永刚,马懿马懿,李敬泽李敬泽,姜郁英姜郁英. 无机刚性粒子增韧无机刚性粒子增韧PP的研究的研究J. 中国塑料中国塑料,1999,04:30-34.12李彩林李彩林,郭少云郭少云,陈跃陈跃,李石磊李石磊. PP/POE/滑石粉三元复合材料的研究滑石粉三元复合材料的研究J. 高分子材料科学与工程高分子材料科学与工程,2006,03:214-218.13纳米二氧化硅粒子增韧聚丙烯的研究纳米二氧化硅粒子增韧聚丙烯的研究 杨海棠杨海棠 甘肃工业大学学报甘肃工业大学学报 2003.614高性能聚合物网巧性粒子复合材料制备的新技术高性能聚合物网巧性粒子复合材料制备的新技术 .欧玉春欧玉春. 工程塑料应用工程塑料应用 2001.1215熔融共混法制备聚合物熔融共混法制备聚