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原文传递汽车保险杠用改性聚丙烯(PP)复合材料性能研究

论文题名：	汽车保险杠用改性聚丙烯(PP)复合材料性能研究
关键词：	汽车保险杠;聚丙烯材料;增韧改性;β成核剂;力学性能;纳米二氧化硅
摘要：	本论文通过橡胶(POE)和聚丙烯(PP)共混、添加β成核剂改变聚丙烯的结晶形态、在聚丙烯中加入纳米SiO2以及利用纳米SiO2和β成核剂复合改性PP/POE复合材料这几种方式来对聚丙烯进行增韧改性，研究了改性后复合材料的性能，并利用力学性能测试、偏光显微镜(POM)、广角X射线衍射仪(WAXD)、差示扫描量热仪(DSC)以及扫描电子显微镜(SEM)等手段对其进行了详细的表征，以期制得符合汽车保险杠专用料要求的高韧性高强度聚丙烯复合材料。　　在研究橡胶改性PP的过程中，采用了美国陶氏(DOW)化学公司使用茂金属催化剂通过乙烯和辛烯原位聚合技术生产的一种饱和乙烯-辛烯共聚物(POE)增韧改性PP。对PP/POE共混体系的力学性能、断面形貌和结晶性能进行了研究，并研究了β成核剂的加入对POE改性PP力学性能影响。研究结果表明，随着POE含量的增加，PP/POE复合体系的缺口冲击强度和断裂伸长率逐渐升高，而其拉伸屈服强度和弯曲强度却随之降低。结晶分析表明，POE的加入破坏了PP分子链的规整性，阻碍了PP的结晶，使其结晶度Xc下降；POE对PP晶粒能产生细化作用；在PP/POE体系中，β成核剂的加入反而提高了体系的拉伸强度，消除了脆韧转变点。　　在研究成核剂增韧改性聚丙烯的过程中，利用β晶成核剂(TMB-5)对抗冲共聚聚丙烯的力学性能、结晶性能以及断面形貌的影响进行了研究。结果表明，在PP中添加β成核剂TMB-5后，其拉伸屈服强度和弯曲强度下降，而韧性增强，当β成核剂用量为0.4％时，其缺口冲击强度和断裂伸长率达到最大值；由偏光显微镜观察可知，在PP中添加TMB-5后，球晶尺寸明显减小，可以观察到束状晶片聚集体；TMB-5的加入加速了PP的结晶过程，PP的结晶度提高。　　采用纳米SiO2增韧改性PP，对PP/纳米SiO2复合材料的力学性能、断面形貌和结晶性能分别进行了研究。结果表明：适量的纳米SiO2对PP/纳米SiO2复合材料能起到增强增韧的作用，而PP-g-MAH的加入能有效地增强纳米SiO2和PP间的界面作用；采用母料共混法可进一步提高PP/纳米SiO2复合材料的力学性能；SEM观察表明，纳米SiO2粒子的存在能有效地终止裂纹，吸收大量的冲击能量，从而提高了材料的韧性；DSC分析表明，纳米SiO2对PP有异相成核的作用，使PP的结晶过程可以在较高温度下进行，并且PP-g-MAH的加入更有利于纳米SiO2发挥异相成核的作用；纳米SiO2的存在使得PP球晶尺寸变小，呈现球晶细化的特征；XRD分析表明，纳米SiO2的加入诱导生成了少量的β晶，从而提高了PP复合材料的缺口冲击强度。　　通过纳米SiO2和β成核剂复合改性PP/POE复合材料，研究了纳米SiO2和β成核剂的加料方式和用量对PP/POE复合材料性能的影响。研究结果表明：当PP/POE/纳米SiO2的比例为100/25/4时，复合材料的综合力学性能最好；采用母料共混法制备的PP/POE/纳米SiO2复合材料的力学性能高于相同配方的直接共混法。采用逐级分散法增加了纳米SiO2分散的均匀性，其制备的PP/POE/纳米SiO2复合材料的力学性能高于相同配方的两步母料法；当在PP/POE共混体系中加入纳米SiO2后，球晶尺寸减小，相邻球晶间的界面变得模糊；在PP/POE/纳米SiO2复合体系中的加入β成核剂后，复合材料的拉伸屈服强度和弯曲强度下降，而韧性进一步增强，当β成核剂含量为0.4％时，复合材料的缺口冲击强度和断裂伸长率达到最大值，并且其拉伸强度得到明显提高，其综合性能达到了汽车保险杠对PP复合材料的要求；XRD表明，β成核剂在纳米SiO2改性PP/POE复合体系中能显著诱导β晶的生成；
作者：	邱丽莎
专业：	材料学
导师：	吴力立;张超灿
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文