稀土掺杂改性塑料的研究

论文摘要

本论文的研究工作主要分为两大部分：有机阴离子插层镁铝镧水滑石的制备和镁铝镧水滑石/聚合物杂化材料、稀土偶联剂/聚合物杂化材料与不同改性轻质碳酸钙/聚合物杂化材料的制备及测试。用少量的稀土镧离子（La3+）代替镁铝水滑石层板中的铝离子,并用有机阴离子代替碳酸根阴离子,通过共沉淀法,组装得到有机阴离子插层的镁铝镧水滑石（Mg-Al-La-LDHs）,经表征显示,该水滑石的层间距有小幅度地增大,说明有机阴离子部分插入水滑石层间,并且这种水滑石比不含La的有机阴离子插层镁铝水滑石耐热性好。通过原位乳液聚合方法,将一定量的甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）两种单体分散于镁铝镧水滑石层间,于80℃下共沉淀,同时引发单体发生共聚,制备聚-（甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯）/镁铝镧水滑石（PMBA/Mg-Al-La-LDHs）纳米杂化母料,经XRD、TEM与TG测试表明,这种杂化母料中水滑石部分剥离,并且比未加镁铝镧水滑石的试样热稳定性好。通过熔融共混法,分别用Mg-Al-La-LDHs、PMBA/Mg-Al-La-LDHs、稀土偶联剂、稀土偶联剂改性后的CaCO3掺杂改性PET、ABS、PS,研究结果表明：Mg-Al-La-LDHs使PET变脆；掺杂0.2%-0.4%G-4或G-40稀土偶联剂能使PET的断裂伸长率提高了24倍多；掺杂0.3%X-10使PET的拉伸强度提高36.2%,使其PET冲击强度提高3.1倍,4%L0-CaCO3（0.5%X-10偶联剂表面改性CaCO3）掺杂到PET使其断裂伸长率提高了12.8倍,10% L0-CaCO3掺杂到PET中能使其弯曲强度提高63.7%,8% L0-CaCO3掺杂到PET中能使其冲击强度提高1.6倍。0.6%G-2稀土偶联剂使PET过冷结晶温度降低了33.4℃,这表明G-2能诱导PET结晶而大大地提高其结晶速度,0.5%G-40/PET的结晶度提高2.03倍；L0-CaCO3（8%）/PET的结晶度提高了2.12倍。0.2%G-1/PET的平衡转矩降低了50%,提高了其加工流变性。0.3%H-4掺杂ABS使其断裂伸长率提高了33.15%,使其弯曲强度提高了11.6%,使其熔融指数提高了22.36%; L0-CaCO3（4%）/ABS的断裂伸长率提高了12.16%,弯曲强度提高了20.11%,熔融指数提高了7.3%,但是,冲击强度降低了20.8%。掺杂2%PMBA/Mg-Al-La-LDHs能使PS的拉伸强度提高了约2倍、冲击强度提高了16%、断裂伸长率提高了约27%; 0.6%G-1/PS的拉伸强度提高了2.35倍,0.8%G-40/PS的断裂伸长率提高了1.5倍,其冲击强度提高了43.85%。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 中文文摘
• 绪论
• 0.1 课题背景
• 0.2 稀土元素简介
• 0.2.1 稀土元素的性质
• 0.2.2 稀土掺杂聚合物
• 0.2.3 稀土在聚合物中的应用进展
• 0.3 塑料改性
• 0.3.1 塑料添加改性的机理
• 3的添加改性'>0.3.2 CaCO₃的添加改性
• 0.4 偶联剂
• 0.4.1 稀土偶联剂
• 0.5 水滑石
• 0.5.1 水滑石的组成与结构
• 0.5.2 水滑石的性能
• 0.5.3 水滑石的制备
• 0.5.4 LDHs表征方法
• 0.5.5 水滑石有机化改性
• 0.5.6 水滑石在高分子材料中的应用
• 0.5.6.1 LDHs提高材料热稳定性
• 0.5.6.2 LDHs提高材料力学性能
• 0.5.7 聚合物/LDHs纳米复合材料的制备
• 0.5.7.1 剥离型水滑石/聚合物杂化材料的制备
• 0.6 课题的立论依据、研究思路及创新点
• 0.6.1 立论依据
• 0.6.2 研究思路及创新点
• 第1章 稀土掺杂改性聚对苯二甲酸乙二酯（PET）研究
• 1.1 引言
• 1.2 实验部分
• 1.2.1 主要原料与试剂
• 1.2.2 仪器与设备
• 1.2.3 样品制备
• 1.2.3.1 新型水滑石的制备
• 3的表面处理'>1.2.3.2 轻质CaCO₃的表面处理
• 1.2.3.3 杂化材料的制备
• 1.2.4 测试与表征
• 1.3 结查与讨论
• 1.3.1 XRD分析
• 1.3.2 IR分析
• 1.3.3 对PET力学性能的影响
• 1.3.3.1 稀土偶联剂对PET力学性能的影响
• 3对PET力学性能的影响'>1.3.3.2 改性过的CaCO₃对PET力学性能的影响
• 1.3.4 对PET结晶性能的影响
• 1.3.4.1 稀土偶联剂对PET结晶性能的影响
• 3对PET结晶性能的影响'>1.3.4.2 改性后的CaCO₃对PET结晶性能的影响
• 1.3.5 对PET流变性能的影响
• 1.3.6 对PET维卡软化点的影响
• 1.3.7 复合试样的SEM分析
• 1.4 结论
• 第2章 稀土掺杂改性ABS的研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要原料与试剂
• 2.2.2 仪器与设备
• 2.2.3 样品制备
• 2.2.3.1 PMBA/Mg-Al-La水滑石纳米复合材料的制备
• 3的表面处理'>2.2.3.2 轻质CaCO₃的表面处理
• 2.2.3.3 杂化材料的制备
• 2.2.4 表征与测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 PMBA/Mg-Al-La水滑石纳米复合母料的表征
• 2.3.2 复合母料对ABS力学性能的影响
• 2.3.3 稀土偶联剂对ABS的影响
• 2.3.3.1 对ABS拉伸强度的影响
• 2.3.3.2 对ABS弯曲强度的影响
• 2.3.3.3 对ABS冲击强度的影响
• 2.3.3.4 对ABS热稳定性的影响
• 2.3.3.5 对ABS维卡软化点的影响
• 2.3.3.6 对ABS熔融指数的影响
• 2.3.3.7 SEM分析
• 3对ABS性能的影响'>2.3.4 改性过的CaCO₃对ABS性能的影响
• 2.3.4.1 对ABS拉伸强度的影响
• 2.3.4.2 对ABS弯曲强度的影响
• 2.3.4.3 对ABS冲击强度的影响
• 2.3.4.4 对ABS热稳定性的影响
• 2.3.4.5 对ABS维卡软化点的影响
• 2.3.4.6 对ABS熔融指数的影响
• 2.3.4.7 SEM分析
• 2.4 结论
• 第3章 稀土掺杂改性聚苯乙烯（PS）的研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要原料与试剂
• 3.2.2 仪器与设备
• 3.2.3 样品制备
• 3.2.3.1 PMBA/Mg-Al-La水滑石纳米复合的制备
• 3.2.3.2 复合母料/PS和偶联剂/PS杂化材料的制备
• 3.2.4 表征与测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 复合母料对PS树脂性能的影响
• 3.3.1.1 对PS力学性能的影响
• 3.3.1.2 SEM分析
• 3.3.2 稀土偶联剂对PS力学性能的影响
• 3.3.2.1 对PS拉伸强度的影响
• 3.3.2.2 对PS弯曲强度的影响
• 3.3.2.3 对PS缺口冲击强度的影响
• 3.3.2.4 对PS热稳定性的影响
• 3.3.2.5 对PS熔融指数的影响
• 3.3.2.6 对PS维卡软化点的影响
• 3.3.2.7 对PS流变性能的影响
• 3.3.2.8 SEM分析
• 3.4 结论
• 第4章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间的主要研究成果与承担的科研任务
• 致谢
• 个人简历