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聚氯乙烯(PVC)具有良好的阻燃,耐腐蚀,耐磨损等性能故而应用广泛。但是它有一个较大的缺点就是冲击韧性差,常常需要加入一定的填料,一方面来降低成本,另一方面提高其综合性能(如韧性、模量、透气性,耐热性等)。 本文采用高强度、高模量且价格低廉的硫酸钙晶须(CSW)作为填料对PVC进行增韧改性。提出了一种简便高效的无机填料表面改性方法,并将其与传统的改性方法相比较,研究复合材料的界面性能。最后还合成了一种具有极性有机链的聚醚型钛酸酯偶联剂并对CSW进行表面改性,研究改性前后复合材料的综合性能。具体工作内容为: 采用亲水性的聚乙烯醇(PVA)作为改性剂包覆于CSW表面,并使用戊二醛进行交联,得到交联PVA改性CSW。之后将其填充于PVC中制备得到复合材料。红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)分析表明交联PVA成功包覆于晶须表面。通过断面形貌、力学性能、动态力学性能、耐热性和热稳定性测试对比改性前后复合材料的性能差异。结果表明改性剂交联PVA的浓度为0.1 wt.%(占晶须的质量分数)时改性效果最佳。在晶须含量为5 wt.%时改性后复合材料的拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率和冲击强度分别为65.7 MPa、1772 MPa、225%和11.16 KJ m-2,与未改性复合材料相比分别增加了7.2%、7.6%、8.2%和67.3%。此外改性后复合材料的储能模量、玻璃化转变温度和维卡软化点温度(VST)均高于相同晶须含量下的未改性复合材料,表明该晶须表面改性方法能够有效提高复合材料的综合性能。 之后将其与传统改性方法(硅烷偶联剂,钛酸酯偶联剂和硬脂酸)进行对比,进一步验证提出的新型表面改性方法的良好改性效果。通过断面形貌、力学性能和耐热性能分析比较不同表面改性方法的改性效果,结果表明交联PVA改性后复合材料的界面粘结性能较强,力学性能整体优于传统改性方法,耐热性与硅烷偶联剂改性复合材料相近且远高于其他改性方法。采用半脱粘角模型对复合体系的界面粘结性进行定量分析,发现交联PVA和硅烷偶联剂改性复合材料的晶须与基体之间界面粘结性较强。 最后合成了一种具有极性有机链的新型聚醚型钛酸酯偶联剂,并对CSW进行表面改性,制备改性复合材料。通过FT-IR证明合成了目标产物且成功对CSW进行了表面改性。通过断面形貌、力学性能、动态力学性能、耐热性以及热稳定性测试对比改性前后复合材料的性能差异,结果表明当晶须含量为10 wt.%时改性后复合材料性能最佳,拉伸强度、断裂强度、弹性模量、断裂伸长率和冲击强度分别达到67.2 MPa、51.1 MPa、1926 MPa、233%和12.75 KJ m-2,与相应晶须含量的未改性复合材料相比也分别提高了20.9%、24.6%、11.5%、145.3%和65.4%。改性后复合材料的储能模量得到提高,而维卡软化点温度有所降低,玻璃化转变温度随着晶须含量的增加先升高后降低。