多年以来,对以聚丙烯为代表的通用高分子材料的共混改性一直是人们研究的重要领域。由于聚丙烯存在缺口冲击强度较低,韧性差等缺点,使其应用受到一定限制。近年来国内外进行了大量的聚丙烯增韧研究,其中比较引人注目的是弹性体以及纳米刚性微粒的应用。本文主要以纳米 SiO2和 POE 分别作为刚性和弹性微粒,利用熔融共混法,对聚丙烯进行改性,以期达到协同增韧的目的,并使其综合力学性能较佳。同时通过力学性能测试、DSC 分析以及材料断面形貌分析等手段,对增强增韧效果进行了全面的考察。本文分别考察了纳米SiO2/PP二元共混体系和纳米SiO2/弹性体/PP三元共混体系。通过对纳米 SiO2/PP 二元共混体系的力学性能分析,发现纳米 SiO2对 PP 具有一定的增韧作用,而拉伸强度和弹性模量的改变幅度不大。在二元共混体系的基础上,分别引入 POE 和 ESI 两种弹性体,对二者的改性效果进行对比。结果发现,两种弹性体的加入均使体系的冲击强度线性上升,但在允许的质量百分比(15 质量份)范围内,POE 体现出更明显的增韧效果,且拉伸强度和弹性模量始终大于 ESI 体系。所以综合考虑,POE 是三元共混体系的理想弹性体。本文通过对共混合金的结晶特性和熔融特性进行测试和分析,发 I<WP=4>北 京 化 工 大 学 硕 士 学 位 论 文现纳米 SiO2在 PP 中具有成核剂的作用,使 PP 在较高的温度下进行结晶,同时结晶速率有所提高。可以推测,纳米 SiO2 的存在导致 PP 球晶颗粒变小,有助于材料获得优异的力学性能。POE 的加入最明显的是导致 PP 的结晶度下降,另外使体系的结晶温度有微小上升。而纳米SiO2 和 POE 的加入均未对材料的熔点造成太大影响。 共混合金冲击断面的扫描电镜照片显示POE和纳米SiO2粒子均匀分散在 PP 基体中。在聚合物熔体的高粘性作用下,纳米 SiO2 粒子呈微粒团聚体分布,但其粒径与纳米 SiO2粒子的二次粒子相当,说明熔融共混过程并未造成新的团聚。由于纳米 SiO2粒径小于临界粒径,在受到冲击时,起到了吸收能量,阻碍裂纹扩散的作用,从而提高了材料的韧性。POE 的形态结构基本没变,呈现为平滑圆整的大颗粒。两种粒子彼此靠拢和相互作用,起到协同增韧的效果。 在上述实验结果的基础上,本论文首次将群子标度理论用于解释PP/纳米 SiO2/POE 共混合金体系的微观结构和宏观性能之间的关系,发现纳米 SiO2 含量的变化对 POE 粒子在共混体系中分布情况产生影响。考察共混体系的冲击力学性能与 POE 粒子微观相态的群子标度 R1、R2间的定量关系,得到体系的冲击强度随着R1 ?R2的增大而减小,即遵循最佳秩序能量最高原则。