趙翔答辯-中山大學(xué)教育技術(shù)培訓(xùn)中心

無機(jī)粒子填充間規(guī)聚苯乙烯結(jié)晶性能研討

爭辯人：趙翔指點(diǎn)人：麥堪成教授陸明博士二零零六年五月十五日.報(bào)告內(nèi)容研討背景無機(jī)粒子填充間規(guī)聚苯乙烯結(jié)晶行為的研討單體接枝改性滑石粉填充間規(guī)聚苯乙烯結(jié)晶行為及晶型的研討結(jié)論.一、研討背景間規(guī)聚苯乙烯間規(guī)聚苯乙烯〔Syndiotacticpolystyrene,sPS〕1986年用茂金屬催化劑合成，是一種新型工程塑料?？捎米髂蜔嶙枞假Y料、半浸透資料、機(jī)械零部件等。有α、β、γ、δ四種晶型，α晶和β晶主要由熱處置得到，γ和δ晶主要由溶劑誘導(dǎo)生成.Rosa等提出的α晶型sPS晶體構(gòu)造表示圖.間規(guī)聚苯乙烯的晶型熔融溫度(Tmax)對sPS結(jié)晶溫度和晶型的影響提高Tmax降低結(jié)晶溫度，有利于構(gòu)成β晶。在WAXD譜圖上，α晶〔2θ≈6.7,11.7,14.1,15.6and18.0o)，β晶〔2θ≈6.2,10.4,12.4,13.7,18.6,and21.3o).間規(guī)聚苯乙烯的改性玻璃纖維填充間規(guī)聚苯乙烯

粘土填充間規(guī)聚苯乙烯工程塑料改性間規(guī)聚苯乙烯

.本課題所研討的無機(jī)填料

填充sPS二氧化硅填充sPS〔sPS-SiO2〕氫氧化鎂填充sPS〔sPS-Mg(OH)2〕二氧化鈦填充sPS〔sPS-TiO2〕滑石粉(Talc)填充sPS〔sPS-Talc〕.課題意義結(jié)晶高分子在模量、硬度、拉伸強(qiáng)度等方面具有優(yōu)良的性質(zhì)。無機(jī)粒子來填充聚合物，不僅本錢低廉，而且可獲得優(yōu)良的熱性能和力學(xué)性能，具有寬廣的運(yùn)用前景。經(jīng)過討論無機(jī)粒子填充sPS的結(jié)晶性能，對進(jìn)一步研討sPS運(yùn)用加工條件，改善其力學(xué)性能以及降低本錢有重要意義。

.課題創(chuàng)新性對滑石粉等四種無機(jī)粒子填充改性sPS結(jié)晶性能方面的研討未見報(bào)道。本課題初次以熔融法制備了二氧化硅、二氧化鈦、氫氧化鎂以及滑石粉填充sPS復(fù)合資料；并進(jìn)一步討論了苯乙烯〔St〕與丙烯酸〔AA〕/馬來酸酐〔MAH〕接枝改性滑石粉填充sPS復(fù)合資料〔sPS-Talc〕結(jié)晶行為和晶型。.二、實(shí)驗(yàn)部分熔融法sPS，5wt%填料密煉機(jī)熔融5min1.樣品制備球磨單體改性單體、引發(fā)劑(AIBN)、滑石粉250mL球磨罐1h，轉(zhuǎn)速300r/min轉(zhuǎn)速50r/min抽提真空枯燥.2.樣品表征示差掃描量熱儀〔DSC〕———研討結(jié)晶溫度從50oC以10oC/min升溫至最高熔融溫度，然后再以10oC/min降至50oC，再以10oC/min升溫至290oC，記錄每次升溫暖降溫時(shí)曲線。廣角X射線粉末衍射〔WAXD〕———研討晶型樣品從3o以2o/min掃至30o.〔一〕無機(jī)粒子填充間規(guī)聚苯乙烯結(jié)晶行為的研討

圖1Tmax=275oC時(shí)不同填充sPS復(fù)合資料的結(jié)晶曲線.〔一〕無機(jī)粒子填充間規(guī)聚苯乙烯結(jié)晶行為的研討

圖2Tmax=290oC時(shí)不同填充sPS復(fù)合資料的結(jié)晶曲線.〔一〕無機(jī)粒子填充間規(guī)聚苯乙烯結(jié)晶行為的研討

圖3Tmax=320oC時(shí)不同填充sPS復(fù)合資料的結(jié)晶曲線.〔一〕熔融法制樣結(jié)晶趨勢圖圖4熔融法制得sPS純料及各填料填充sPS結(jié)晶峰溫趨勢圖Tmax＝275oC和290oC時(shí)，參與填料使sPS結(jié)晶峰溫降低〔滑石粉除外〕；Tmax＝320oC時(shí)，參與填料使sPS結(jié)晶峰溫升高。.解釋如下：較低Tmax下，熔體中有殘留晶體和無機(jī)填料，高分子鏈段對本身殘留晶體的親和力強(qiáng)于無機(jī)填料，因此無機(jī)填料不起異相成核作用，反而能夠妨礙鏈段排入晶格，因此結(jié)晶溫度降低。較高Tmax下，殘留晶體完全熔融，此時(shí)無機(jī)填料起到異相成核作用，結(jié)晶溫度升高。但滑石粉在一切溫度范圍內(nèi)均起到異相成核作用，因此可使結(jié)晶溫度提高。.由熔融法結(jié)晶曲線可以看出，滑石粉具有與其它填料不同特性，用滑石粉填充sPS可以使其結(jié)晶峰溫在不同的Tmax下都有提高〔即受Tmax影響不大〕，經(jīng)過查閱文獻(xiàn)，分析能夠是以下兩個(gè)緣由所致：滑石粉外表具有親油性，更易于與sPS相結(jié)合。滑石粉內(nèi)部為層狀構(gòu)造，層與層間空間使得sPS鏈段與滑石粉結(jié)合更嚴(yán)密。*滑石粉的特性*.〔二〕St與AA/MAH接枝改性Talc填充sPS復(fù)合資料結(jié)晶行為及晶型的研討St：苯乙烯AA：丙烯酸MAH：馬來酸酐.不同單體改性sPS-Talc結(jié)晶曲線圖5Tmax=275oC接枝改性sPS-Talc的結(jié)晶曲線.不同單體改性sPS-Talc結(jié)晶曲線圖6Tmax=290oC接枝改性sPS-Talc的結(jié)晶曲線.不同單體改性sPS-Talc結(jié)晶曲線圖7Tmax=320oC接枝改性sPS-Talc的結(jié)晶曲線.不同單體改性sPS-Talc結(jié)晶趨勢圖Tc/℃圖8不同單體改性sPS-Talc結(jié)晶趨勢圖.小結(jié)改性后的sPS-Talc在不同Tmax下結(jié)晶，結(jié)晶溫度均高于sPS純料結(jié)晶溫度。闡明經(jīng)過AA和MAH單體接枝改性后的滑石粉仍具有異相成核作用。.不同單體改性sPS-Talc的WAXD圖譜圖9Tmax=275oC接枝改性sPS-Talc的WXRD圖譜.不同單體改性sPS-Talc的WAXD圖譜圖10Tmax=290oC接枝改性sPS-Talc的WXRD圖譜.不同單體改性sPS-Talc的WAXD圖譜圖11Tmax=320oC接枝改性sPS-Talc的WXRD圖譜.小結(jié)在較低Tmax〔275℃、290℃〕下，sPS純料和未改性的sPS-Talc復(fù)合資料均得到α與β混合晶型；而改性sPS-Talc復(fù)合資料只得到β晶。而在較高Tmax〔320℃〕下，α晶晶核完全熔融，sPS及其復(fù)合資料均得到純β晶。闡明經(jīng)AA和MAH接枝改性的滑石粉對sPS的β晶有誘導(dǎo)作用。.總結(jié)實(shí)驗(yàn)制備了四種無機(jī)填料填充間規(guī)聚苯乙烯〔sPS〕復(fù)合資料及單體改性滑石粉填充sPS，并對其結(jié)晶行為和晶型進(jìn)展了研討。研討闡明，在較低熔融溫度下下，參與SiO2、Mg(OH)2、TiO2會妨礙sPS結(jié)晶。而在較高熔融溫度下那么起到異相成核作用，可提高sPS結(jié)晶溫度。3.滑石粉在一切Tmax下sPS結(jié)晶時(shí)均起到異相成核作用，而且比其他三種無機(jī)填料作用更加明顯。.4.未改性的滑石粉對sPS晶型均無影響。5.以St和AA/MAH接枝改性的滑石粉對sPS仍具有異相成核作用，并能誘導(dǎo)sPS構(gòu)成β晶。.