彭博任务书开题报告.doc

毕 业 设 计（论 文）题 目 聚丙烯增韧增强的研究姓 名 彭博 学 号 0810412225 所在学院 化学与环境工程学院 专业班级 材料科学与工程（二）班 指导教师 胡圣飞 日 期 2012年 6月1日 毕业设计（论文）任务书学 院化学与环境工程学院指导教师胡圣飞职 称教授学生姓名彭博专业班级材料科学与工程二班学 号0810412225设计题目聚丙烯增韧增强的研究设计内容目标和要求一、研究设计内容：1、查阅国内外资料，了解国内外聚丙烯增韧增强研究进展。掌握聚丙烯增韧增强的方法。2、进行聚丙烯/POE/滑石粉三元复材料的合成；3、进行聚丙烯/POE/滑石粉三元复材料性能测试。二、研究设计要求1、根据任务书，设计、分解本课题的实施子目标、方案、措施和进度，并能独立开展研究、设计工作。2、实验及设计数据真实可靠，做到有依据，有出处。3、说明书层次清楚，有条理，文字简明扼要。4、论文不少于1万字，打印成文。翻译1篇相关英文论文。三、实验设计进度 2月25号-2月27号 选择毕业设计题目。2月27号-4月05号 查阅相关资料，确定实验方案，完成开题报告。4月06号-5月25号 毕业设计实验，获得相应实验数据。5月25号-6月05号 撰写毕业设计论文，完成论文。6月07号-6月08号 准备毕业论文答辩。指导教师签名：年 月 日基层教学单位审核学 院审 核此表由指导教师填写学院审核7毕业设计（论文）学生开题报告课题名称聚丙烯增韧增强的研究课题来源横向课题类型BX导师胡圣飞学生姓名彭博学号0810412225专业班级材料科学与工程二班一、 本课题的研究现状、研究目的及意义1 研究现状（1）化学方法1)共聚以丙烯单体为主的共聚改性可改善均聚PP的冲击性能，它是提高PP韧性，尤其是低温韧性的最有效方法。将乙烯、丙烯混合聚合，共聚物主链中无规则地分布着乙烯和丙烯链段，乙烯起着阻止聚合物结晶的作用。当乙烯含量（质量分数）达到20%时，结晶很困难，到30%时就完全无定形而成为无视共聚物，其特点是结晶度低、透明性好、冲击强度增大等。将丙烯均聚合，再与乙烯进行共聚可获得丙烯、乙丙橡胶在和乙烯组成嵌段共聚物，其中乙丙橡胶在丙烯和乙烯相间起着相溶剂的作用，通过控制三相比例可获得刚性、冲击性能均衡的共聚物。 近年来，国外研究改性PP嵌段共聚物的发展尤为迅速。嵌段共聚物与等规PP相比，低温性能优良、抗冲击性好；等规PP和各种热塑性高聚物的共混物相比，刚性降低不大、脆性得到改善；与HDPE相比，耐热性高，抗应力开裂性好，表面硬度高，收缩性低，抗蠕变性较好。2)接枝将等规或无规悬浮在溶剂中或高温溶解在溶剂里，以有机过氧化物为引发剂，与甲基丙烯酸(酐)、苯乙烯或乙酸乙烯酯等单体进行接枝共聚，可在PP主链的某些原子上接枝化学结构与主链不同的聚合物链段。随着接枝聚合物所用的PP种类、长短和数量以及接枝聚合物的分子量及其分布有所不同，它的拉伸强度和冲击性能得到提高。在PP分子链上接枝弹性链段有助于改善PP冲击强度和低温性能，如果接枝上适当的极性基团则可以改善PP粘结特性。以PP为基材的极性支链接枝共聚物不仅在强度特性，耐药品行，耐候性等方面保持PP的基本特性，而且在熔融后能牢固地与聚酯胺等粘结，在老化方面可显示优良的的耐持久性。3)交联 PP的交联方法基本与聚乙烯一样，有化学交联和辐射交联。但对于PP，辐射交联的同时降解十分严重，效果有限。所以一般采用化学交联，通过交联可提高PP的力学性能。（2）物理方法1) 填充 为了得到性能优良的填充增强PP，可考虑以下几点：PP的性能、无机填充的种类、填料粒度、PP与填料粒子的界面化学、成型工艺与设备。应用橡胶或弹性体虽可显著增加PP的韧性，但同时却不可避免地引起共混物模量、强度和热变形温度等性能有明显下降。对于利用无机刚性粒子代替橡胶来增韧增强PP，日益受到人们的重视。将PP于玻纤、碳纤维或无机填料（滑石粉、碳酸钙、云母等）通过双螺杆挤出机混炼、切粒，即得到增强PP。如：采用无机填料表面处理和加反应性组分的方法，促使PP/EPDM/滑石粉在熔融加工过程中进入橡胶相，即在滑石粉表面形成弹性界面相，这样可大大提高体系的韧性。对于碳酸钙或滑石粉填充的PP，耐热性好收缩率低、尺寸稳定性好硬度高。填充量高的PP热性能、耐寒性、力学性能及加工性能等优于纯PP，但其光泽、韧性和断裂伸长率明显降低。用云母增强PP不仅有较大提高力学性能效果，并且弹性模量高，尺寸稳定性好，某些场合下甚至可代替ABS.2)共混 将两种或两种以上的高聚物共混时，可制得兼有这些高聚物性质的混合物，即合金。以PP为主体的共混改性主要是改价低温冲击性。尽管共聚PP是提高韧性的最有效手段，但这种方法更适合于规模化生产，而对量小、产品性能要求多变的市场就显得不太合适。PP共混具有耗资少、操作简单、生产周期短的特点。 一般来说，PP共混有以下几种： （1）反应性共混：向共混物（如PP/EPDM/PP/HDPE/EPDM）中加入 反应性相溶剂如酸酐、环氧及羧酸。由于组分间部分交联改善了两相间的相容性，制得冲击韧性高而强度不降低的PP合金材料。 （2）相容体系的直接共混：将PP直接同能与其部分相容的树脂共混。 （3）添加相容剂共混：对PP/聚合物相容性差的体系，从而改善PP共混物的相容性，以提高PP合金的力学性能。 可供CaCO3共混改性的高聚物有PE、PA、SBS、BR、EPDM等。其中PP/EPDM是教常用的PP增韧共混体系。PP二元共混体系虽有很好的韧性效果，但往往降低了体系的轻度和刚性，且使得体系的粘度增加。若在PP二元体系中加入有增容作用或协调同效应的物质，形成多元共混体系，则其综合性能可得到进一步提高。为了使PP获得增韧、增强的双重效果，即提高常温或静态下的刚性而不损害其韧性，可通过多组分共混来尽可能地提高PP的综合力学性能。3)应用纳米技术 近年来，随着填料粒子的表面处理技术，特别是填料粒子的超微细化开发和应该，聚合物的填充改性己从最简单的增量增强转到韧性增强上来，从单纯的注重力学性能的提高转到开发功能性复合材料。纳米粒子是指尺寸界与1-100纳米的固体颗粒。一般认为，填充粒子的粒径越小、非配对原子越多、比表面积越大、与聚合物基体树脂发生物理或化学结合的能力越强、复合材料就具有越多的、综合了无机刚性粒子与基体树脂的优点，承载更大的载荷，达到既增强又增韧的目的。任显诚等采用纳米级CaCO3粒子进行表面处理和熔融共混工艺制得了PP/纳米CaCO3复合材料。CaCO3俩字经熔融共混均匀分散在聚丙烯中，粒子与基体界面结合良好。结果表明，纳米CaCO3粒子在用量为10%时，可使聚丙烯缺口冲击强度提高3-4倍，同时基本保持其拉伸强度和刚度，从而实现了聚丙烯的增韧。与传统的PP共混相比，纳米PP复合材料具有更好的刚性，保持了良好的低温冲击性，填充5%的纳米填料与填充25%的滑石粉达到相当的刚性。2 研究目的及意义 聚丙烯(PP)是三大通用塑料之一，具有较好的综合性能。但是聚丙烯低温脆性成型收缩大等限制了它的应用范围。传统的方法是采用弹性体增韧，而弹性体改性不可避免地带来基体材料的强度降低。特别是为了获得良好的增韧效果，常常需要加入大量的弹性体，从而使基体的刚性和强度性能指标难以得到保证。而单纯采用无机纳米粒子增韧，虽然材料的强度和刚性得到保证，但增韧的幅度有限，因此，将弹性体的增韧和无机纳米粒子的增韧增强同时结合起来，生成一种聚丙烯弹性体无机纳米粒子的多相复合体系正逐渐成为研究的新热点。 本课题采用聚丙烯( P P )是一种综合性能优良的通用塑料，由于其来源丰富价格便宜，易于成型加工已成为通用树脂中发最快的种之一。近年来，随着汽车家电机械等行业的迅速发展。通用P P已远不能满足各行业对材料性能的苛刻要求。由于聚丙烯复合材料所表现的强度增加或韧性提高总是以牺牲其它性能为代价的，所以如何保持改性聚丙烯强度和韧性的平衡一直是聚丙烯改性研究的重点之一。有关学者在改善P P强度和韧性方面做了大量研究，较常采用的方法为无机粒子填充或弹性体共混，但两种方法皆不能达到同步增强增韧的目。为了在最大程度上寻求刚性与韧性的平衡，本文通过弹性体和无机粒子复合改性聚丙烯 以期得到满足塑料产品要求的高强度高韧性聚丙烯材料。研究了新型弹性体PP/POE/滑石粉对聚丙烯力学性能加工性能结晶行为以的影响。二、本课题的研究内容1、查阅国内外资料，了解国内外PP增韧增强研究进展。掌握PP增韧增强的方法。2、根据教师布置任务制定研制方案及工作步骤。3、按制定的方案完成相关工作。三、本课题研究的实施方案、进度安排1、实施方案：（1）按以下质量在175炼制PP/POE/滑石粉三元复合材料。组号PPPOE滑石粉150052455534010543515555007.564557.5740107.5835157.5950010104551011401010123515101350012.51445512.515401012.516351512.5（2）将十六块样本制成标准试样。（3）将标准试样测试拉伸性能和冲击性能。（4）根据数据画出曲线，分析的出结论。2、设计进度：2月25号-2月27号 选择毕业设计题目。2月27号-4月05号 查阅相关资料，确定实验方案，完成开题报告。4月06号-5月25号 毕业设计实验，获得相应实验数据。5月25号-6月05号 撰写毕业设计论文，完成论文。6月07号-6月08号 准备毕业论文答辩。四、已查阅的主要参考文献1 李彩林，郭少云，陈跃，李石磊 ，PP/POE/滑石粉三元复合材料的研究A.高分子材料科学与工程，2006，22（3）;215218.2 刘洪涛，闻环，董智贤，周彦豪，聚丙烯的增韧增强及其结晶形态的变化A.合成材料老化与应用，2003， 32（4）:2125. 3 李华，长玻璃纤维增强热塑性复合材料研究J.塑料科技，2007,35（5）：3438.4 童荣柏，彭娅一，伍增勇，王柯，王艳，纳米CaCO3含量对PPSBSCaCO3复合材料力学性能的影响A.研究开发，2010，20（2）：1620.5 Zhang Zhenxi, Hua Youqing ，Toughening and reinforcing dffects of nano CaCO3 on polypropylene，Communications ，2003，26（2）：121122.6 容敏智，章明秋，郑永祥，曾汉民，纳米S i O 2增韧增强聚丙烯的界面效应与逾渗行为A.复合材料学报，2010,20（2）：1620.7 文/安少全NFPP-R纳米碳酸钙改性聚丙烯增强耐热管道系统在空调系统中的应用C.建筑工程,2011,12(6)：2123.8 傅丽玲，范 宏，卜志杨,镁盐晶须、 聚烯烃弹性体增强增韧聚丙烯研究B.中国塑料， 2004，18（9）：3437.9 周媛，谢雁，刘新民，潘炯玺，增韧增强复合材料的研究B.合成树脂及塑料，2005,22（2）1114.10 崔峰波，曹国荣玻璃纤维增强聚丙烯的性能研究A.玻璃纤维，2011：912.11 吴建国，杨晓华，郭峰，张耘，纳米碳酸钙增韧增强聚丙烯的研究.现代塑料加工应用，2003，15（2）：14.12 金善科，焦清介，臧充光，刘帅，赵开云增韧增强聚丙烯材料性能的实验研究塑料A.2005，34（2）4649.13 刘晖，史铁钧，吴星林，吡啶型聚醚离子液体的合成及其改性聚丙烯的性能A合成橡胶工业，2011，34（6）;432435.14 Xue Liang Jiang, Yihong Fan Effect of the Compatibilizer on the Morphology andPr