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《纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集(上卷)》2001年
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纳米SiO_2改性PP的表面处理机理及其材料性能研究

吴唯  徐种德  
【摘要】:解决纳米颗粒的分散性问题,是纳米微粒在聚合物中成功应用的前提。本文采用三种不同的表面处理技术分别得到三种不同的纳米SiO_2,进而制备了三种纳米SiO_2改性PP塑料。通过扫描电子显微镜观察、红外光谱分析以及力学性能测试等手段,研究了不同表面处理对纳米SiO_2改性PP的微观结构、颗粒分散、界面粘接以及力学性能的影响,分析了纳米SiO_2表面处理对颗粒分散的作用机理。结果表明:只需少量填充纳米SiO_2,就能有效提高PP的拉伸和弯曲强度、以及拉伸和弯曲弹性模量,还体现一定程度的室温增韧效果。这种改性效果对于纳米SiO_2-3~#尤为明显。在SEM观察中,发现PP/纳米SiO_2-3~#的拉伸断面上出现了较长的丝状物,这些丝状物与基体的连接点处几乎都有纳米SiO_2-3~#分布,而PP/纳米SiO_2-2~#的拉伸断面上却无此类丝状物出现。进一步的红外光谱分析发现,PP/纳米SiO_2-3~#的红外图谱在2946.4cm~(-1)和2841.5cm~(-1)处有两个很明显的特征峰,分别对应于PP红外图谱上2964.7cm~(-1)和2839.1cm~(-1)的特征峰。因此,可以认为纳米SiO_2-3~#改性PP有如下改性机理:当纳米SiO_2先用偶联剂液相处理,再用聚合物型表面处理剂表面覆盖,一方面可在纳米SiO_2表面形成大分子阻隔层,有可能使颗粒间质心距大于其范德华作用半径,从而削弱纳米SiO_2的团聚倾向,有利于其在PP中的分散;另一方面已与纳米SiO_2表面发生化学反应的偶联剂与PP大分子在熔融共混中形成了新的化学键,使纳米SIO_2-3~#与PP基体形成强固的界面结合,当PP/纳米SiO_2-3~#材料被快速拉断时,通过这一化学键作用使处于纳米SiO_2-3~#附近的PP基体被拉长变形而形成丝状物。两者共同作用的结果,使纳米SiO_2-3~#改性PP的力学性能优于单用偶联剂处理的纳米SiO_2-2~#改性PP。

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