| 题名 | 聚丁烯-1基复合材料的制备及其性能研究 |
| 作者 | 段成龙 |
| 答辩日期 | 2018 |
| 导师 | 陈振斌 ; 朱博超 |
| 关键词 | 聚丁烯-1/MGO复合材料 聚丁烯-1/Ti O2复合材料 聚丁烯-1/MGO-Ti O2复合材料 熔融结晶性能 力学性能 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 聚丁烯-1（PB-1）因具有优异的机械性能,超强的耐热蠕变性,良好的可加工性和可填充性,被广泛应用于管材、薄膜等领域。近些年来,随着我国PB-1产业化的推进,更多的PB-1材料制品将会走进人们的生活,因此研究并发展PB-1复合材料,以满足人们在更多领域的需求具有重要意义。填充改性是一种被广泛应用在制备聚合物复合材料上的方法,本课题以氧化石墨烯（GO）,二氧化钛（Ti O2）,氧化石墨烯-二氧化钛（GO-Ti O2）为填料,使用溶液共混法制备出PB-1/改性氧化石墨烯（MGO）复合材料,PB-1/二氧化钛（Ti O2）复合材料和PB-1/改性氧化石墨烯-二氧化钛（MGO-Ti O2）复合材料,利用扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外转换光谱（FTIR）以及X射线衍射仪（XRD）对其结构进行了表征,使用差示扫描量热仪（DSC）对其熔融结晶性能进行了研究,使用万能材料试验机试验机测定了复合材料的拉伸强度和弯曲强度,研究取得了以下结果。（1）使用Hummers法制备氧化石墨烯,通过考察和优化中温反应时间和后期超声时间,制备出片层厚度小、粒径尺寸均匀的氧化石墨烯;然后用KH570对其进行表面接枝改性,并对改性条件进行了系统优化,结果表明,在KH570与氧化石墨烯的质量用比为3.5,温度在50oC,时间为25 h,体系p H为6的条件下,改性效果最佳,改性后的氧化石墨烯表面KH570接枝率为31.7%。（2）使用溶液共混法制备出PB-1/MGO复合材料,SEM表征结果显示经表面改性后的氧化石墨烯与PB-1显示出良好的共混相容性,但在用量超过1wt%后,MGO出现轻微团聚,XRD表征结果表明MGO的加入没有改变PB-1的晶型,而且XRD谱图中没有出现氧化石墨烯的特征峰,意味着MGO在PB-1基体中呈剥离状态。然后用DSC法研究了不同含量MGO的复合材料的熔融结晶行为,结果表明熔融温度和结晶温度随着MGO含量的增加而上升,在用量为0.75wt%时,熔融温度和结晶温度分别提高了4.5oC和1.5oC,用量超过0.75wt%时,熔融和结晶温度开始下降。非等温结晶动力学研究结果表明,0.25wt%-0.75wt%含量的氧化石墨烯异相成核作用显著,加速了结晶,含量超过0.75wt%时异相成核作用有所下降,使材料的结晶度下降。当MGO含量在0.75wt%时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度最大。（3）使用溶液共混法制备PB-1/Ti O2复合材料,红外结果表明Ti O2没有与PB-1发生化学反应,XRD结果表明Ti O2的加入没有改变PB-1的晶型。然后使用DSC法研究了不同含量Ti O2的复合材料的熔融结晶行为,结果表明复合材料的熔融温度、结晶温度随着Ti O2用量的增加逐渐升高,在用量为1wt%时,熔融温度和结晶温度分别提高了5.36oC和3.9oC,用量超过1wt%时,熔融温度和结晶温度有所下降。非等温结晶动力学研究表明0.25-1wt%含量的Ti O2异相成核作用显著,加速了结晶,含量超过1wt%时,异相成核作用有所下降,对结晶稍有抑制。力学性能研究结果表明,Ti O2用量在0.25-1wt%的范围内,PB-1/Ti O2复合材料的拉伸强度和弯曲强度逐步增加,但是断裂伸长率有所降低,用量超过1wt%时拉伸强度和弯曲强度有所下降。（4）根据文献方法制备了GO-Ti O2复合材料,XRD表征结果表明GO-Ti O2与文献报道结果一致。然后使用KH570对GO-Ti O2进行改性,并优化工艺条件,得到最佳改性条件为p H为6.5,改性时间为25 h,改性温度在55oC,KH570与GO-Ti O2的质量比为3.24,在最佳条件下,KH570的接枝率为14.1%。之后进行了MGO-Ti O2与PB-1的复合研究,结果表明,MGO-Ti O2的加入使复合材料的熔融温度和结晶温度有所下降。用量在0.25wt%时,下降尤为明显,推测为少量的MGO-Ti O2中KH570的含量较少,使其与PB-1的粘结力不强,相容性下降,片层结构阻碍了结晶过程中的链段的有序排列。随着MGO-Ti O2含量的增加,结晶温度和熔融温度趋近于原材料,说明含量多的MGO-Ti O2中KH570含量也多,增加了其与PB-1的相容性,促进结晶。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 78 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/93696]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 段成龙. 聚丁烯-1基复合材料的制备及其性能研究[D]. 2018. |
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