滑石粉等填充改性高密度聚乙烯的性能研究

【摘要】：本论文的主要研究内容包括:滑石粉、硅灰石和碳酸钙等三种无机填料进行表面改性处理、制备HDPE复合及其共复合材料,并对其性能进行了表征。 对滑石粉等填料进行表面改性处理,通过接触角、活化率、吸油量等方法对改性效果进行评价。改性后填料对蒸馏水的接触角明显变大、吸油量下降,活化率基本随着偶联剂用量增加而增大。这些结果表明,偶联剂处理改变了滑石粉等的表面极性,其表面由亲水性变为疏水性。用红外光谱对表面改性机理进行探讨,发现经丙酮抽提的改性填料在2850cm-1和2920cm-1处仍然存在偶联剂特征峰,表明偶联剂和填料表面之间存在化学键合作用。表面改性处理的无机填料更能发挥其作用,改性后填料粉体的吸油量降低,可以减小填料对增塑剂的吸附,降低成本。 采用熔融、共混工艺,将滑石粉等无机填料加入HDPE基体树脂中,制备出填充HDPE复合材料。对复合材料的性能研究,得到如下结论:滑石粉、硅灰石和碳酸钙经偶联剂活化后,提高了与基体树脂HDPE的相容性,与未活化的无机粉体相比,明显地提高了复合材料的性能;在耐热性能和耐老化性能方面:不同种类的无机粉体不同程度地提高了复合体系的耐热性能和耐老化性能;在力学性能方面:对HDPE/滑石粉复合体系而言,体系的拉伸强度随滑石粉含量的增加而增大,但冲击强度有较大的下降,且和滑石粉添加量无关;对HDPE/硅灰石复合体系而言,体系的缺口冲击强度随硅灰石含量的增加而增大,而体系的拉伸强度总体上随其含量的增加而下降;对HDPE/碳酸钙复合体系而言,体系缺口冲击强度随碳酸钙含量增加而大幅度增大,而拉伸强度随着改性碳酸钙用量的增大几乎成线性下降。利用无机组合粒子的协同效应增强增韧HDPE的思路,以滑石粉、硅灰石和碳酸钙等三种典型的具有不同形状特征的无机粉体和HDPE树脂为对象体系进行了共复合研究。结果表明,可以同时发挥两种具有不同形状的无机粉体的优势,使共复合体系不仅具有较高的拉伸强度,也具有较好的冲击韧性。

【关键词】：滑石粉 碳酸钙 硅灰石 复合 共复合
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TQ325.12
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-24
• 1.1 聚乙烯简介9-11
• 1.1.1 聚乙烯的分类及其基本性能9-11
• 1.1.2 商用聚乙烯及主要用途11
• 1.1.3 聚乙烯的成型加工方法11
• 1.2 聚乙烯的改性11-20
• 1.2.1 聚乙烯的物理改性12-19
• 1.2.2 聚乙烯的化学改性19-20
• 1.3 HDPE 增强增韧的国内外研究现状20-22
• 1.4 本文的研究目的及意义22-24
• 1.4.1 研究目的22-23
• 1.4.2 研究意义23-24
• 第二章 滑石粉等无机粉体的表面改性及表征24-41
• 2.1 常用的无机粉体及其表面处理的必要性24-25
• 2.1.1 常见的无机粉体24
• 2.1.2 无机粉体改性的必要性24-25
• 2.2 表面改性剂及改性原理25-27
• 2.2.1 表面改性剂25-26
• 2.2.2 偶联剂作用机理26-27
• 2.3 实验部分27-29
• 2.3.1 主要原料和试剂27-28
• 2.3.2 主要设备及测试仪器28
• 2.3.3 表面改性效果的表征方法28
• 2.3.4 样品的制备28-29
• 2.4 结果与讨论29-39
• 2.4.1 滑石粉的表面改性研究29-33
• 2.4.2 硅灰石的表面改性研究33-36
• 2.4.3 碳酸钙的表面改性研究36-39
• 2.5 小结39-41
• 第三章 HDPE 复合材料的制备与性能研究41-58
• 3.1 实验部分41-43
• 3.1.1 主要原料41
• 3.1.2 仪器及设备41
• 3.1.3 HDPE 复合材料的制备41
• 3.1.4 材料性能测试41-43
• 3.2 结果与讨论43-57
• 3.2.1 滑石粉的含量对HDPE/talc 复合材料性能的影响43-46
• 3.2.2 硅灰石含量对HDPE/硅灰石复合材料性能的影响46-51
• 3.2.3 碳酸钙含量对HDPE/CaC0_3 复合材料性能的影响51-56
• 3.2.4 三种复合材料的性能比较56-57
• 3.3 小结57-58
• 第四章 滑石粉等无机粉体对HDPE 树脂共复合的研究58-66
• 4.1 滑石粉/碳酸钙对HDPE 树脂共复合的性能研究58-60
• 4.1.1 滑石粉含量对HDPE/ talc/ CaC0_3 共复合体系拉伸性能的影响58-59
• 4.1.2 滑石粉含量对HDPE/ talc/ CaC0_3 共复合体系冲击性能的影响59
• 4.1.3 滑石粉含量对HDPE/ talc/ CaC0_3 共复合体系弯曲性能的影响59-60
• 4.2 滑石粉/硅灰石对HDPE 树脂共复合的性能研究60-62
• 4.2.1 滑石粉含量对HDPE/ talc/硅灰石共复合体系拉伸性能的影响60-61
• 4.2.2 滑石粉含量对HDPE/ talc/硅灰石共复合体系冲击性能的影响61-62
• 4.2.3 滑石粉含量对HDPE/ talc/硅灰石共复合体系弯曲性能的影响62
• 4.3 硅灰石/碳酸钙对HDPE 树脂共复合的性能研究62-65
• 4.3.1 硅灰石含量对HDPE62-63
• 4.3.2 硅灰石含量对HDPE63-64
• 4.3.3 硅灰石含量对HDPE64-65
• 4.4 小结65-66
• 第五章 结论66-68
• 参考文献68-74
• 附录74-75
• 致谢75
  

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