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聚丙烯具有良好的综合性能,成本又较低廉,故其应用范围十分广泛。但是,PP本身脆性(尤其低温脆性)较大,从而对PP的改性成为必然的趋势。
本论文首先采用乳液聚合法制备了纳米级的St与MMA的共聚物,然后利用ISBS法将纳米共聚物添加到基体PP中,从而制备了PP纳米复合材料。利用扫描电镜对所制备的复合材料进行了微观结构表征,测试结果表明,纳米粉体在ISBS法的作用下,在距离气泡一定的有效距离内,实现了纳米级分散;通过X射线衍射仪测试发现,纳米粉体的添加,对β-PP有诱导生成作用。同时,将所制备的复合材料注塑成各种力学样条,并对其进行了各项力学性能测试。结果显示,当纳米粉体添加量为2%时,复合材料的力学性能最佳。其中,当纳米粉体添加量为2%时,复合材料的缺口冲击强度比纯PP提高了103%,拉伸强度比纯PP提高了22%;复合材料的弯曲强度比纯PP提高了9.6%。
为了将所制备的刚性纳米共聚物对PP的改性效果与韧性纳米材料对PP的改性效果对比,本文又采用原位气泡拉伸方法制备了PP/nanoSBR复合材料,同样利用扫描电镜对样品进行微观结构分析,通过观察发现,在气泡的拉伸作用下,处于泡孔周围的纳米颗粒都已实现纳米级分散;并发现纳米颗粒的大小随距泡孔距离的远近而变化;在不同纳米SBR的添加量下,ISBS法对纳米颗粒的分散程度不同。利用X射线衍射仪对样品进行测试的结构表明,由于纳米SBR的均匀分散,所以纳米SBR的添加引起了基体PP中β-PP晶相的产生;从而改善了复合材料的力学性能。力学性能测试的结果表明,当纳米SBR添加量为7%时,制备的PP/纳米SBR复合材料比纯PP材料的缺口冲击强度提高了78.6%,当纳米SBR添加量为3%时,拉伸强度增加到最大值,比未添加纳米SBR时提高了29.8%,当纳米SBR添加量为3%时,弯曲强度达到最大值,比纯的PP提高了约14%,断裂伸长率比纯的PP提高了67%