PP三元复合材料的制备与性能研究 开题报告

1、 太原工业学院毕业论文开题报告学 生 姓 名：范孟雪学 号：102074126系 部：材料工程系专 业：高分子材料与工程论 文 题 目：PP三元复合材料的制备与性能研究指导教师:翟燕 李歆 2014年3月18日开题报告填写要求1开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业论文工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3学生的“学号”要写全号（如072074123），不能只写最后2位或

2、1位数字；4. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”；5. 指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。毕 业 论 文 开 题 报 告一论文研究目的及意义：聚丙烯具有优良的力学性能、耐热性和电绝缘性等优点，但是，也具有一些不足之处。最大缺点主要有耐寒性差、低温易脆断、成型收缩率大、抗蠕变性差、制品尺寸稳定性差容易产生翘曲变形；与传统工程塑料相比，聚丙烯还存在耐候性差，耐光及抗老化性差，与其它极性聚合物和无机填料的相容性差

3、，从而限制了进一步的应用。为了提高聚丙烯的性能，延长其使用寿命，扩大其应用范围，需对聚丙烯进行改性。本文主要采用湿法对纳米CaCO3和玻璃纤维表面进行化学改性，通过研究纳米CaCO3、玻璃纤维及POE添加量对PP力学性能的影响，确定最佳配方，从而制备两种PP三元复合材料，并对两种三元复合材料的各项性能进行比较分析。从而说明弹性体及刚性粒子的加入可以有效的提高材料的韧性及强度。二国内外研究进展：使用填料填充改性PP时，虽然在一定程度上可以改善PP的刚性、热变形温度和尺寸稳定性等，但往往会使复合体系的拉伸强度和冲击强度降低1。近几年来，随着纳米技术的发展，人们发现用无机纳米粒子填充改性聚丙烯时，所

4、制备的纳米复合材料具有传统无机粒子填充改性聚丙烯复合材料所没有的特性。由于纳米碳酸钙属于无机粉体材料，其表面呈疏油性，表面能极高，极易发生粒子团聚，使纳米粒子的粒径变大，进而在应用过程中失去了纳米粒子所具有的功能，影响其实际应用效果。同时在其应用过程中，分散性较差，与有机物结合能力也较弱。此在应用中必须对其进行表面改性处理。其表面处理的目的就是让其表面能减小，增加亲油性，改善其在基质中的分散性和稳定性，可以显著提高碳酸钙与有机聚合物的化学亲和力，从而增加与高聚物的相容性，进一步提高被填充的高聚物制品的物理力学性能。例如，Chan C M等人2用表面处理过的纳米碳酸钙改性聚丙烯，通过研究发现，当

5、加入纳米碳酸钙的体积分数为4.8%时，复合体系的冲击强度比原来增大了大约一倍，而屈服强度基本上没有下降。任显诚等3对纳米级CaCO3粒子的表面进行预处理后再与聚丙烯熔融共混，制备出PP/纳米CaCO3复合材料，力学测试表明纳米CaCO3在低于10%含量时即可使聚丙烯缺口冲击强度提高34倍，同时拉伸强度基本不变。但是到目前为止，用纳米粒子增强增韧聚丙烯时，复合材料的拉伸强度和冲击强度增加的幅度很小，并且纳米粒子的添加量不易过高，一般在10%以下，否则会造成纳米粒子的团聚，从而造成材料力学性能的下降4,5。毕 业 论 文 开 题 报 告弹性体增韧塑料体系，早已获得了广泛的工业应用。如PVC、PP等

6、通用型塑料，属于脆性基体，以弹性体对其增韧，至今仍是工业上对这些塑料品种进行增韧改性的主要方法。陈桂兰等6比较了PP/POE体系和PP/EPDM 体系的力学性能，结果表明PP/POE 共混体系具有较强的低温冲击强度及弯曲强度。单一使用POE对PP进行改性，虽然能显著提高PP的冲击强度，但却降低了PP的拉伸强度，且对降低PP的成型收缩率并不明显7。玻璃纤维(GF)增强聚丙烯复合材料具有强度高、收缩率低、成本低等优点。因此，采用GF对PP/POE体系进行增强改性，可以弥补POE对PP造成的拉伸强度损失，达到对PP同时增强增韧，同时能有效地降低PP制品的成型收缩率，显著提高PP的综合性能。近年来对玻

7、璃纤维增强PP的研究报道特别多，其中涉及到界面形貌、结晶形态及制备工艺等方面。段德晶等8研究了不同含量的短切无碱玻璃纤维对玻纤增强聚丙烯复合材料的影响，结果表明当玻璃纤维的含量为40%时，材料的力学性能达到102MPa，而纯PP只有31MPa；而在玻纤含量低于20%时，材料的力学性能提高不大。三本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：本课题要研究或解决的问题：1. PP/POE复合材料2.PP/POE/CaCO3和 PP/POE/GF复合材料的制备3.PP/POE/CaCO3和 PP/POE/GF两种复合材料各种性能的测试 拟采用的研究手段（途径）：1.实验原料：纳米CaCO3、P

8、P、POE、玻璃纤维、无水乙醇、KH-550、去离子水2.实验器材：高速混合机，双螺杆挤出机，注射机，转矩流变仪，熔融指数仪，热重分析仪，XRD测试仪，扫描电镜，冲击实验机，拉伸试验机，维卡软化点测试仪，250mL三口烧瓶，真空干燥箱，超声清洗机，SHZ-D（）循环水式多用真空泵，分液漏斗，电子天平，磁力搅拌器，冷凝管，100mL烧杯等。3.实验内容：（1）刚性粒子的表面处理纳米CaCO3表面的化学改性。采用湿法改性对纳米CaCO3表面进行改性；玻璃纤维的表面处理。取一定量的玻璃纤维浸泡1h后，取出，晾干，放入鼓风烘箱内，110烘干2h，置于真空烘箱内备用。 毕 业 论 文 开 题 报 告（2

9、）PP/POE复合材料的制备。按照配方将原料用高速混合机高速混合，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，注射成型，测定其各种性能，确定最佳配方。 （3）PP/POE/CaCO3和 PP/POE/GF复合材料的制备。以聚烯烃弹性体POE(乙烯辛烯共聚物)为增韧剂，以纳CaCO3和GF为增强剂，利用双螺杆挤出机，通过熔融共混工艺制备PP三元复合材料。（4）PP/POE/CaCO3和 PP/POE/GF复合材料的性能研究。通过对复合材料冲击强度、拉伸强度的测定，探讨CaCO3和玻璃纤维不同添加量对PP复合材料力学性能的影响；通过热重分析和维卡软化点的测定研究纳米CaCO3和玻璃纤维对PP热性能的影响；通过扫描

10、电镜研究了纳米CaCO3和玻璃纤维在基体中的分散情况和断面形貌；通过XRD的测定观察其结晶情况；通过转矩流变和熔融指数的测定研究纳米CaCO3和玻璃纤维对PP流变性能的影响。四论文工作进度安排：论文各阶段名称起 止 日 期1资料查阅，完成开题报告2014年3月3日2014年3月18日2制定实验方案，准备原料2014年3月19日2014年3月25日3纳米CaCO3和玻璃纤维的表面修饰2014年3月26日2014年4月20日4PP复合材料的制备2014年4月21日2014年5月8日5PP复合材料性能研究2014年5月9日2014年6月3日6撰写论文及答辩工作2014年6月4日2014年6月22日五

11、主要参考文献：1 周春怀, 王延伟, 杨军忠. 多种无机填充材料在聚丙烯共混体系中的不同作用J. 中国塑料, 2000, 14(5): 69-77. 2 Chan C M, Wu J S, Li J X, et al. Polypropylene/calcium carbonate nanocompositesJ. Polymer, 2002, 43(10): 2981-2992. 3 任显诚, 白兰英, 王贵恒. 纳米CaCO3粒子增韧聚丙烯的研究J. 中国塑料, 2000, 14(1): 22-26. 4 徐笑非, 王小华, 宁艳梅. 纳米碳酸钙微粒填充改性聚丙烯复合材料的力学性能和结晶行

12、为研究 J. 分析测试技术与仪器, 2003, 9(3): 155-158.毕业 论 文 开 题 报 告5 吴建国, 杨晓华, 任显诚等. 纳米碳酸钙增韧增强聚丙烯的研究J. 现代塑料加工应用, 2003, 15(2): 1-4.6 陈桂兰, 周媛, 焦叙强等. 新型聚丙烯合金材料的研究J. 塑料科学, 2002(2): 11-14. 7 顾圆春, 邱桂学, 包艳. PP/弹性体/纳米CaCO3三元复合材料研究J. 现代塑料加工应用, 2004, 16(6): 7-9.8 段德晶, 李志刚. 短切无碱玻璃纤维增强聚丙烯改性料的研究J. 工程塑料应用, 1999(12): 12-13. 毕 业 论 文 开 题 报 告指导教师意见： 该生通过与老师及课题组成员充分讨论，参考了许多文献，从而确定了具有一定研究价值的课题。该课题复合学生专业发展方向，通过课题的研究，引以提高学生对专业知识的掌握和应用能力。课