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聚丙烯(PP)是一种在汽车工业、建筑材料、家用电器、农业应用等方面广泛应用的热塑性树脂,采用天然矿物填充聚丙烯可以有效提升其力学性能、降低成本。我们分别使用硅烷偶联剂(KH-570),硬脂酸(SA),硅烷偶联剂与硬脂酸复合改性三种方法对硅灰石进行改性,并将其应用于填充聚丙烯改性,成功制备了力学性能优异的硅灰石/聚丙烯复合材料。主要研究工作如下:首先,优化硅烷偶联剂改性硅灰石的反应条件,实验结果表明:当硅烷偶联剂用量占硅灰石质量的4%,反应体系pH=5,搅拌速度600 r/min,80℃下反应2 h时,硅灰石改性效果最好,所得改性硅灰石水接触角为120.79°。FTIR,TG分析均表明硅烷偶联剂对硅灰石成功进行了改性,改性机理为:硅烷偶联剂首先水解形成硅醇,然后再与硅灰石表面的羟基反应,在硅灰石表面形成一层硅烷偶联剂分子膜,使硅灰石表面由“亲水性”变为“亲油性”。其次,优化了硬脂酸改性硅灰石的反应条件,实验结果表明:当硬脂酸含量为硅灰石质量的2%,反应温度为80℃,反应时间为1 h,搅拌速度为600 r/min时,硅灰石改性效果最好,水接触角达131.35°。与硅烷偶联剂相比,改性效果得到了一定的提升。FTIR,TG分析均表明硬脂酸对硅灰石成功进行了改性,硬脂酸与硅灰石反应生成了硬脂酸盐,并以化学键形式包覆在硅灰石表面。再次,用硅烷偶联剂与硬脂酸复合改性硅灰石,实验结果表明:当硅烷偶联剂占复合改性剂的50%,复合改性剂用量为硅灰石质量的4%,搅拌速度为600 r/min,80℃反应2 h时,所得复合改性硅灰石的水接触角达143.25°,改性效果较单一改性有明显提升,硅灰石的亲油性得到很大提高。FTIR表明硅烷偶联剂与硬脂酸对硅灰石改性均有效,复合改性硅灰石兼具有硅烷偶联剂改性与硬脂酸改性硅灰石各自的特点。最后,通过对比发现,当填料用量为20%时,复合改性硅灰石/聚丙烯复合材料的冲击强度为9.38 kJ?m-2、拉伸强度为33.67 MPa、弯曲强度为45.00 MPa,分别比纯PP提高86.11%、7.43%和22.88%,力学性能最佳,同样复合改性硅灰石/聚丙烯复合材料的维卡软化点也是最高的,达到155.4℃,其热稳定性较纯PP有很大提高。复合材料SEM分析表明,加入改性剂可以提高硅灰石在聚丙烯中的分散性,复合改性在提高硅灰石分散性方面效果优于单一改性。