反应增容制备PP／纳米TiO2复合材料.pdfVIP

维普资讯 研究与开发 合成树脂及塑料，2008，25(5)：41 CHINA SYNTHETICRESIN AND PLASTICS 反应增容制备PP／纳米 TiO2复合材料 欧宝立 ， 李笃信 石 璞 。 f1，中南大学粉末冶金 国家重点实验室，湖南 长沙，410083；2，湖南科技大学化学化工学院，湖南 湘潭，411201 3．湖南工业大学包装新材料与技术重点实验室，湖南 株洲，412008) 摘 要： 在纳米 TiO表面包覆一层 SiO：薄膜 ，用含氨基的硅烷偶联剂对TiO：表面进行修饰合成功能化纳米 TiO2(sTiO2-NH2}然后将 sTiO2-NH 与聚丙烯(PP1及少量马来酸酐接枝聚丙烯(PP—g-MAH)~ 熔融共混结合反应增 容技术制备PP／PP—g-MAH／sTiO：一NH：纳米复合材料 。考察了纳米粒子和大分子相容剂用量对复合材料性能的影 响。由于功能化纳米粒子表面--NH 与PP-g-MAH发生了化学反应，增强了两相的界面作用并促使纳：米粒子在PP 中的均匀分散 ，在添加质量分数为 2％ 的纳米粒子和质量分数为 5％大分子相容剂时，相对纯 PP材料而言，复合材 料的拉伸和冲击强度分别提高了32％和 400％，实现了对PP的增强增韧 。 关键词 ： 聚丙烯 纳米二氧化钛 纳米复合材料 反应性增容 中图分类号：TQ325．1+4 文献标识码：B 文章编号： 1002—1396~008)05—0041-05 纳米粒子既能增强增韧高分子材料㈣ ，还能 意义和应用价值。本工作结合无机物包覆和偶联 赋予基体材料功能特 1~t41。利用纳米粒子改性聚合 剂改性技术并通过界面微区设计对纳米 TiO表 物对开发高性能、有特殊功能的复合材料具有重 面进行修饰 以改善其与聚丙烯 (P．P)的相容性 ，提 要意义[1-7]。制备无机物／聚合物的纳米复合材料的 高纳米粒子的分散性 ，采用反应增容技术用熔融 方法有溶胶一凝胶法、溶液共混法和熔融共混法 共混方法制备出综合性能优 良的纳米复合材料。 等。溶胶一凝胶法是近年来合成此类材料最常见的 方法之一_8_9]。由于溶剂和小分子的挥发引起收缩 1 实验部分 而产生相当大的内应力，易导致材料收缩脆裂，而 1．1 主要原料 且 ，此法要求高分子在溶胶一凝胶体系中能溶解 ， TiO ，平均粒径为 50nm，j在 110℃ 真空干 在凝胶后保持稳定[111：此外 ，前驱物价格 昂贵而 燥 24h后使用 ，舟山明日纳米材料有限公司生 且有毒 ，这些都严重阻碍了此法 的进一步推广和 产 ；PP，F401，中国石油化工股份有限公 司广州 应用。溶液共混法则浪费大量溶剂且污染环境 。相 分公司生产 ：大分子相容剂马来酸酐接枝聚丙烯 反 ，直接由纳米粒子与聚合物通过熔融共混具有 (PP— MAH)，接枝率为 1．O％；含氨基硅烷偶联 广阔的工业化前景 ，且可有效控制纳米粒子 的形 试剂 ，均为 自制。 态、尺寸，操作工艺简单 ，环境友好㈣。 1．2 材料制备 但 目前熔融共混技术难以保证纳米粒子在基 1．2．1 TiO2的表面修饰 体中的均匀分散，两相结合强度低甚至相分离使 TiO：的表面修饰如图 1所示。(1)TiO表面 材料性能下降。因此，对纳米粒子的表面修饰是 包覆硅膜按文献旧进行 ，向含有 20％～30％的TiO， 实现纳米粒子对高分子材料增强增韧的关键 用 偶联剂对纳米粒子修饰已有大量文献报道[11，12]．但 其纳米粒子与基体的界面作用主要是物理作用， 收稿 日期 ： 2008—05—1