高密度聚乙烯/黏土纳米复合材料的研究进展
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- 2021-04-28
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主要论述了高密度聚乙烯(PE-HD)/黏土纳米复合材料的制备因素对结构形态的影响及其性能的研究进展。当前的研究表明,黏土有机化处理和使用相容剂能改善材料的插层和剥离结构;PE-HD基体对结构的影响比较复杂,一方面,随着聚合物相对分子质量的增加,聚合物分子链的尺寸增加,分子链长的聚合物更难进入到黏土夹层间,不利于黏土的剥离;另一方面,黏度随相对分子质量的增加而增加,黏度的增加在熔融加工过程中可提高熔体的剪切力,有利于聚合物进入堆叠的纳米黏土层间,使得片层分离而达到剥离结构;黏土加入量过高不利于得到剥离结构;在加工工艺上,母料法比直接混合法得到的插层效果好,选择合适的设备、对螺杆进行优化设计以提高剪切效果都有利于得到插层和剥离结构的PE-HD/黏土纳米复合材料。PE-HD/黏土纳米复合材料的性能研究表明,由于黏土没达到完全剥离和均匀分散,纳米复合材料的脆性增加,韧性降低,且随黏土含量的增加脆性增加,这与PE-HD和黏土界面相间的相互作用密切相关;黏土粒子分散程度越高,其与熔体接触面积越大,PE-HD分子链运动受阻,材料弹性提高;纳米复合材料中黏土层作为二维异向成核剂,可以提高材料的结晶速率,使结晶温度升高,黏土含量过大会降低结晶度;黏土分散不均会造成复合材料的气体渗透性降低;一方面,片层的阻透效应可提高材料热稳定性,另一方面,有机改性黏土的催化作用又会使PE降解而降低其热稳定性,当黏土含量适中时,黏土片层均匀分散,阻透性能起主要作用,但随着黏土含量的增加,催化作用迅速加强并成为主要因素,使复合材料热稳定性降低;此外,燃烧过程中形成焦烧物可提高PE-HD/黏土纳米复合材料的阻燃性。
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