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1、本科毕业设计(论文)外文文献翻译学 院： 化学与材料工程学院 附 件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文纳米二氧化硅对共连续形态的聚丙烯/聚烯烃弹性体共混物的影响摘要本文主要讨论纳米二氧化硅（SiO2）对不断共聚的聚丙烯（PP）/聚烯烃弹性体（POE）共混物在结构上的影响。当PP和POE质量百分比为50/50时，这种悬浮的共连续结构显示出异相成核的效果。此外，在共混物存在SiO2后，马来酸酐接枝聚丙烯能够增容到更精细的结构，可以拉长POE相的粒子组成，在PP相中获得更好的混合。这个转变是因为存在精细分散的SiO2粒子在PP基体完全均化。在存在所产生协同增韧效应的PP相中，含有大量的均匀分布的
2、弹性链段，共混物的冲击性能，弯曲强度和杨氏模量显着增加。关键词：纳米二氧化硅 聚丙烯和聚烯烃弹性共聚体 分散1.引言 聚合物共混被广泛用于开发新材料，要表现出良好的性能，取决于混合物成分的选择。由于大多数聚合物共聚，它们的混合物具有能形成各种多相协同作用的性质。在处理过程中聚合物组成的结构取决于多种因素，如聚合物材料的性能（界面张力，流变性能），加工条件（剪切速率，搅拌时间）和使用材料的相对含量。 聚合物形态类型在很大程度上决定物理共混物的性能，从而可以适当控制达到理想的形态特性，在共混物的诱导作用中起关键作用。 液滴/矩阵形态对于其它机械性能赋予有利的影响，所以高抗冲聚苯乙烯、聚丙烯，已被广
3、泛研究。共连续结构也已经引起了业界的广泛的关注，因为它们有潜力，可以扩大应用范围。聚合物共混由于其相互关联的性质，所以共连续形态在导电性或渗透性两个阶段由于渗流而表现出很有趣的特性。在文献中广泛采用包括溶剂萃取法，显微镜和流变来确定共连续性形态和由此产生的结构。在过去十年中，广泛的研究已经证实纳米对聚合物结构有影响。现在人们普遍接受在有纳米粒子的存在下，如有机黏土和纳米二氧化硅，液滴矩阵分散阶段的形态转移向更细的分散。纳米填料的阶段通常选择性定位矩阵或相间，似乎是解释这一现象的关键。已提供可能的解释包括由于填料吸附在两相接口的增容作用可以在两种聚合物中降低界面张力。然而，当填充驻留在矩阵时，这
4、些机制显然不占优势。在这种情况下，可能是由于粘土粒子和纳米粒子分散良好的原因，另一方面，有相当多的报道称纳米填料在各种混合组合中很少有利于形成共连续结构。在某些情况下的导电填料，如碳碳纳米管分散在共同连续的阶段，是可行的，因为它对增加导电性能有利。由此可见，除了纳米填料的物理性质，化学性质上有明显效果的共混物，通过其结构的控制，它们也可以产生更多的间接影响。 用纳米二氧化硅对聚丙烯和聚烯烃弹性体（POES）的热塑性影响进行了调查，在PP基体中的纳米二氧化硅选择性分散。这种方法已被证明可以改良PP基体刚度，同时也能保持柔顺性。此外，结果表明，当纳米二氧化硅定位在PP基体时，这些混合物的液滴矩阵形
5、态更细。目前的工作重点在纳米二氧化硅对共连续PP/ POE共混体系组成和结构的影响。众所周知，结构上的变化可以影响共混物的物理性能。2.实验部分2.1物料聚丙烯1042，MFR的聚丙烯均聚物（PP），埃克森美孚化工提供1.9 g/10min，230。MFR的49克/PP接枝马来酸酐（PP-G-MAN）10分钟（230），含马来0.55。酸酐由E.I.提供杜邦加拿大。聚烯烃弹性体（POE），含24 wt的共聚单体密度为0.87 g/cm3。 熔体流动指数1.0 g/10min（190测量）由陶氏化学公司提供。一个气相纳米二氧化硅品位AEROSIL R805（二氧化硅），表面改性平均比表面积150
6、 25平方米/克。Evonik工业集团（前身为提供12纳米粒子的大小的德固赛公司）。抗氧剂225 由Ciba-Geigy公司提供。 2.2复合过程聚丙烯/ POE共混体系包含POE的重量百分比从10到70不等，准备使用沃纳弗莱德尔机ZSK-30旋转双螺杆挤出机（TSE）如下图所示。螺杆能提供良好的分散和分布混合，挤压速度为2.5公斤/小时。以前的工作已经表明，在这些条件下，他们能提供最佳的纳米二氧化硅分散程度。二氧化硅在负载聚丙烯/ POE共混体系中含量从1到5 wt。 PP-G-MAN是用来改善分散程度的，所有配方中均加入抗氧化剂（0.3份）。2.3机械性能拉伸性能的测试使用英斯特朗3369
7、万能试验机，横梁下降速度为50毫米/分钟。根据ASTM D638标准，使用的是在200下压缩成型的复合样品。根据ASTM D790标准，使用13.65毫米/分钟的速度进行弯曲测试。使用的矩形棒材是用压缩成型生产的。 根据ASTM D-256标准，使用室温冲击试验机，准备在200下压缩成型的至少5个标本进行冲击试验，取每个样品报告的平均值。动力学机械分析的数值是在Q800动力学机械分析仪（TA仪器公司，美国）上测出的。在一定的温度范围即升温速率低于310/Min以及频率低于10Hz采用薄膜拉伸方法。薄膜样品是用压缩模塑法在170做出来的。2.4显微镜和图像分析使用FEI Tecnai 20仪器，
8、TEM成像评估为分散状态。使用莱卡超薄切片和染色水汽来提高PP和弹性体之间的相衬段。扫描电镜观测，样品首先在190，2吨的条件下热压1分钟，然后在脆性断裂前在液氮中浸泡5分钟。在弹性体相的正庚烷，80下蚀刻2.5小时，使用JEOL JSM-840扫描电子显微镜进行观察。 使用西格玛扫描Pro图像分析软件分析SEM图像，估算分散的橡胶相的平均直径的基础上，估计A粒子的面积，根据公式： 2.5流变学表征流变学特性的观测使用Reologica ViscoTech振荡流变仪，使用20毫米的平行板装置，氮毯，在190下进行，差距为1毫米。流变仪在动态振荡模式下运作，线性粘弹性区域。测定复杂粘度（H *）
9、、储能模量（G0）、时间t、测定角频率（U）。时间扫描实验的进行使用相同的仪器，在0.1 Hz的频率和常数应变为2的条件下进行。稳态剪切粘度的测量使用Rosand RH2000双口径毛细管流变仪，在200的温度下进行。2.6退火退火的测试在190 下，用淬火冷水在不同的时间周期下从1号样品开始退火60分钟。2.7溶剂萃取采用选择性溶剂的溶解技术，确定共聚物中连续性的区域。这种技术被广泛使用并且在先前已详细描述过。选择溶剂溶解的POE相正庚烷，样本在重量约1g，在50毫升的溶剂，80下浸泡2.5小时。溶解过程是完整的，其余部分样品在真空条件下干燥24小时，60，然后检测。可以被定义为一个阶段的连
10、续性聚合物的一部分，属于连续相。为一个聚合物，这个参数是从以下评估表达式： 其中W（A）是A的质量分数在最初的混合。理想的情况下溶解过程中应用适当的溶剂使每一个阶段都分散。当这两个组件的百分比连续性等于100时，聚合物形态被认为是共同连续。然而，在目前的工作是不可能找到这一种溶剂的，所以将有选择地溶解聚丙烯而不影响POE的链段，因此，该技术只进行了POE部分的研究。3.结果与讨论3.1 聚丙烯/POE共混体系我们开始我们的研究是从聚丙烯/ POE共混体系开始的，这将提供在有纳米复合材料的基础上进行的比较共混。这是一个系统范围内的热力学共混，目前的工作，在调查组成的情况，如报道先前许多研究者。图
11、2显示扫描电镜的图像，图像含有的各种不同的POE共混。作为一个功能分散相的液滴平均直径（DN）POE数量的含量如图 3相应的，在选择性溶剂萃取获得合作的连续性图，通过方程的PoE阶段如图4在增加20重量以上的连续性，对应的相结构，由于发生POE的液滴聚结30 wt和40POE的（图2（c）和（d）之间。全共连续结构得到50 WTPOE的（见图2（e）项）。共聚共混物的流变性能改变其组成和形态。共混物的液滴/矩阵形态在很长一段时间范围内处理会显示应力松弛，导致增强储能模量低频率G0在剪切振荡变形。这额外的过程归结为应力松弛变形的水滴，这主要是由于界面张力，可使用模拟palierne乳液模型来证明
12、。相反，形状放宽的共连续形态在减少弹性下是不可见的。储能模量的混合物，G0混合物，作为一个函数绘制图，为了提高比较性，突出由于应力松弛多余的弹性和减去成分的影响。为了这个目的，使用gramespacher和迈斯纳模型。该模型如表1为异相成核的剪切粘度数据和模型预测聚丙烯/ POE共混物和复合材料含5 wt的二氧化硅，在不同的剪切速率下剪切。正如图5所示在精细存在分散POE的液滴，在POE质量分数为20和30之间，储能模量显着增加。综合以上30 WTPOE的现象，导致减少了界面接触面积，反映出储能模量的减少。与相关的储能模量进一步减少来创造的POE阶段的连续性。重量约70的POE的液滴矩阵形态的
13、内容，已重新建立，这与POE的连续相，从而界面张力的弹性模量显示了增加的趋势。 PP和POE的剪切黏度由毛细管流变仪测量组件如图 6所示鉴于实验中存在的不确定性，剪切速率范围由表1中提供。表1中可以看出，粘度比为hPOE = HPP的这项聚合物，是剪切速率测试中最成功的。对于这个粘度比的相关建议表明 方程（4）是最成功的 预测在53 WTPOE发生异相成核。3.2纳米二氧化硅对连续形态的影响PP / POE共混后，5 wt二氧化硅除了揉合了cocontinuous的共混物的结构出现相对不变，尽管略有粗糙（图7）它已被证明以前在这些分散的SiO2的增容的情况下混合物是比较差，除了有PP-G-MA
14、的情况下，在填料中的分散性显着改善。因此在PP共混物含有10 wt的PP-G-MAN增容矩阵，矩阵包括90/10重量比PP/PP-G-MAN。整体组成的刚性体系始终保持在共混物中的弹性单元50/50。在PP-G-MAN的存在下保持悬浮的混合物连续合作的形态，如图8所示 这意味着在存在低分子量粘度略有减少，而PP-G-MAN的分子量对异相成核没有显著影响。图8（b）和（C），描绘了一个转变更精细的形态后，除了二氧化硅，包括拉长域的POE阶段与聚丙烯阶段。由此产生的结构类似于一个此前获得的60/40 PP/ POE（图2d）悬空的混合物，混合物连续性的百分比略有下降。萃取实验（图9）鉴于存在的不确
15、定性，在本质上涉及的提取实验14，透射电镜成像也被用来确认这种转变（图10）透射电镜图像进一步表明，均匀分散的SiO2颗粒位于专门的PP/ PP-G-MAN矩阵。这个聚丙烯/ POE/纳米二氧化硅的共混和我们以前的研究结果一致。热力学参数的基础上，考虑到各个表面之间的界面张力值，改性的二氧化硅和PP和POE的链段，它已经表明，对于PP相，改性的二氧化硅具有更大的亲和力。3.3机械性能众所周知，纳米二氧化硅可以显着增加剪切模量和弯曲模量。我们在以前的工作中已经证明，当二氧化硅在成刚性的PP基体中分散，断裂伸长率和冲击性能的复合材料则不受影响。这些变化被归因于纳米二氧化硅填料的补强效果和悬浮弹性单
16、元的能力。在这项工作中，除了预期的加固效果，在拉伸曲线的形状显示出有趣的分化，如观察图 14图中POE的50/50 PP/应力应变曲线的共混物的结构，是典型的弹性响应，没有一个屈服应力。这是已经预期的，因为这混合是在附近异相成核的，弹性性能可能占主导地位。然而，在1以上的二氧化硅负载后，表现出明显的屈服应力和杨氏模量大大增加（见表2）。这往往对连续刚性的PP相显示出大幅增加冲击性能，见（图15）这可以归因于结构的转型，其中拉长域的悬浮的弹性单元与PP 成核阶段，导致非常高的接触面积，从而提高两个阶段之间的应力转移的能力。4.讨论基于以上结果可以得出结论，除了著名的纳米二氧化硅的加固效果，其聚丙
17、烯/ POE共混在异相附近有一个有利的结构转化效果。 复合材料结构，保持高水平的连续性，由于二氧化硅/填充PP基体中含有非常高弹性链段的拉长域。界面面积增大的阶段成果则显示出显著的增韧效果。显而易见，结构的变化可以归结到各个成分的影响。 50/50（PPPP-G-MAN）/ POE的混合物含有5的二氧化硅，是专门定位在PP相的，实际上相当于含47.5 wt的混合分散POE的阶段，这意味着一个相对较小混合分散相。然而，变化在形态上也只有1 wt的混合物二氧化硅，在组成上的转变是最小的。纳米粒子的存在使结构发生变化，包括细分散的小阶段，外观共连续形态已在文献中被广泛报道。共连续结构的出现在连续属性
18、的情况下讨论，如纳米粒子的存在改变粘度比。图6显示了剪切粘度对剪切的依赖率的混合成分。鉴于复合材料共混包括1 PP/PP-g-MAn/SiO2矩阵和填补POE的，90/10 PP / PP-G-MAN矩阵粘度包含SiO2同等数量。 复合材料的剪切粘度在高剪切速率，仍然几乎未受影响。高级弹性矩阵也可能倾向于破坏分散相液滴，使他们以较低的毛细管数突破和影响在倒相中的组成。但是在矩阵的变化中，纳米二氧化硅填充复合材料的弹性，证明我们的振荡剪切速率的测量和入口压力下降过程中的毛细管流变仪实验。 此外，鉴于该纳米填料之间的界面不驻留，由两部分组成，所以界面乳化作用，可以排除。其余的解释是，共混物之间的竞
19、争。这是可能的，充满刚性纳米填料的混合物，液滴突破以便利释放高应力。此外，很明显，从图像分析，骨料间的距离在100和500纳米之间，或更小，比分散相液滴的大小。因此可以推测，分散的水滴相被迫遵循一条曲折的道路，是高度密闭流动的条件才能与纳米填料填充的共混。因此，不遵循著名的散装动态混溶聚合物共混物在剪切流。它最近已表明粘度比在1以上，如在我们所遇到的混合物，在临界毛细数的转变出较高的数字，这意味着液滴突破推动剪切流。因此可能是液滴的变形和破裂可以获得更高度的青睐，从而导致向更精细的转变形态。5.结论 由此可见，均匀分散在共连续的聚丙烯和乙烯的烯烃共聚物为基础的聚烯烃弹性体（POES）中的二氧化
20、硅导致共聚物的连续性和分散程度下降达到更精细的结构转变，在PP基体中拉长POE域里面的PP段。鉴于在高剪切速率下，填充物PP基体的剪切粘度几乎保持不变，得出的结论是：结构上的改变与在精细分散的填料的诱导作用有关，这有利于影响弹性体的液滴突破。这种转变对共混物的性质、性能产生深远的影响，因为它们既存在得益于刚性矩阵，又得益于高弹性阶段矩阵内进行的精细分散。指导教师评语： 签名： 年 月 日 备注：毕业论文、开题报告、文献综述封面填写要求：汉字用宋体，三号，阿拉伯数字用Times New Roman字体，三号，日期格式为：2007-05-12，字体Times New Roman，三号，对齐方式为横线居中。
