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本论文对镁盐晶须/ABS复合材料的制备和性能进行了研究。采用转矩流变仪和双螺杆挤出机熔融共混工艺,结合模压成型和注塑成型工艺制备一系列晶须含量的M-HOS/ABS复合材料。运用力学性能测试、扫描电镜(SEM)分析、热分析(TGA和DSC)、红外光谱(FTIR)分析、氧指数(LOI)分析等表征手段,研究晶须用量、制备工艺、晶须表面处理对复合材料性能的影响,探讨氯化聚乙稀(CPE)对复合材料的增韧改性作用,并且结合十溴二苯醚(DBPDO)和Sb2O3,分析镁盐晶须对ABS树脂的阻燃作用。
对M-HOS/ABS复合材料的热稳定性和加工性能的研究表明,镁盐晶须的加入增大了复合材料的热分解区间,也提高了复合材料的熔融扭矩,扭矩的提高幅度随着晶须含量的增加而增大。
镁盐晶须的加入可以显著改善复合材料的力学性能。复合材料的拉伸强度和拉伸模量以及弯曲强度和弯曲模量随着晶须含量的增加而增加,但在晶须含量较高时弯曲强度随晶须含量的增加有所降低。镁盐晶须的加入对树脂基体的塑性变形有很强的限制作用,因而断裂应变和冲击强度随着晶须含量的增加而降低。
采用相同的转矩流变仪共混工艺,注塑成型法制备复合材料的拉伸强度和拉伸模量以及断裂应变普遍高于相同晶须含量的模压成型法制备的复合材料。这是因为注塑成型法相对模压成型具有更大的成型压力,复合材料中缺陷少,而且晶须在树脂基体中具有沿流动方向的一致取向。
采用相同的注塑成型工艺,转矩流变仪熔融共混制备的复合材料的拉伸强度、弯曲强度、拉伸模量和弯曲模量普遍高于相同晶须含量的双螺杆挤出机熔融共混制备的复合材料,这是因为转矩流变仪共混与双螺杆挤出机共混相比,晶须长度的损失小,晶须对树脂基体的增强作用明显。但同时,长的晶须增强了对基体塑性变形的抑制作用,因此,断裂应变和冲击强度普遍低于相同晶须含量的双螺杆挤出机熔融共混制备的复合材料。
采用JN114钛酸酯偶联剂和A172硅烷偶联剂对晶须表面进行改性处理,与未处理的复合材料相比,硅烷偶联剂处理可以提高复合材料拉伸强度和弯曲强度,而对拉伸模量和弯曲模量影响不大。钛酸酯偶联剂对强度和弹性模量的提高都不明显。红外光谱(FTIR)分析表明,硅烷偶联剂与晶须表面可以发生化学反应,形成稳定的化学键,能有效地改善晶须与基体的界面结合。而钛酸酯偶联剂不能与晶须发生化学反应。两种偶联剂处理的复合材料一定程度地降低了断裂应变,而对冲击强度的影响不大。研究结果表明,A172硅烷偶联剂比JN114钛酸酯偶联剂更适合用于镁盐晶须的表面改性处理。
采用氯化聚乙烯对M-HOS/ABS复合材料进行增韧改性,发现复合材料的断裂应变和冲击强度随着CPE用量的增加而增加。这是由于添加氯化聚乙烯相对地提高了ABS树脂中弹性体的含量,因而改善了材料的韧性。但同时,复合材料的强度和模量都有一定程度地降低。
M-HOS/ABS复合材料的阻燃性能研究结果表明,添加镁盐晶须可以改善ABS树脂的阻燃性能,因为镁盐晶须在受热过程中有两次分解,分解过程将吸收很大一部分热量,使ABS树脂的表面温度降低,从而达到阻燃效果。镁盐晶须与DBDPO和Sb2O3具有不同的阻燃机理,配合使用具有更好的协同阻燃效果。