本文選題：水輔混煉擠出 + 螺桿結(jié)構(gòu)��； 參考：《華南理工大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：在聚合物基納米復(fù)合材料的制備中,如何在提高納米復(fù)合材料性能的基礎(chǔ)上降低能耗越來越多地得到重視。本學(xué)位論文采用水輔混煉擠出設(shè)備,制備3種氧化石墨烯(GO)含量(0.1、0.3和0.5 wt%)的聚苯乙烯(PS)/GO納米復(fù)合材料樣品和3種羧基化多壁碳納米管(MWCNTs-COOH)含量(0.1、0.3和0.5 wt%)的PS/MWCNTs-COOH納米復(fù)合材料樣品,觀察樣品的微觀結(jié)構(gòu),測試其拉伸強度、流變性能和熱性能。在此基礎(chǔ)上,對PS及其兩類納米復(fù)合材料進(jìn)行高壓釜發(fā)泡,研究發(fā)泡條件對發(fā)泡樣品泡孔結(jié)構(gòu)的影響。采用水輔混煉擠出將超聲處理后的GO懸浮液與PS熔體混煉制備PS/GO納米復(fù)合材料樣品。結(jié)果表明,GO被較好剝離且呈網(wǎng)狀較均勻分散在PS基體中,這主要歸因于螺桿混煉流場不斷細(xì)化PS熔體中的GO懸浮液以及水對熔體的塑化和溶脹效應(yīng)促進(jìn)PS分子鏈插層進(jìn)入GO片層之間的共同作用。低頻區(qū)PS/GO樣品的儲能模量、復(fù)數(shù)黏度和松弛時間均比PS樣品的高,這是因為較均勻分散的網(wǎng)狀GO片與PS之間形成較強的分子間作用力,降低了PS分子鏈的活動性。PS/GO樣品的熱穩(wěn)定性比PS樣品的高,這歸因于GO片在PS基體中呈網(wǎng)狀分布和GO表面存在π鍵。采用水輔混煉擠出將超聲處理后的MWCNTs-COOH懸浮液與PS熔體混煉制備PS/MWCNTs-COOH納米復(fù)合材料樣品。結(jié)果表明,相比于PS樣品,PS/MWCNTs-COOH樣品的低頻區(qū)儲能模量和復(fù)數(shù)黏度以及熱穩(wěn)定性、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和拉伸強度均有提高。由于GO和MWCNTs-COOH結(jié)構(gòu)及在PS基體中分散性的差異,納米填料含量相同的情況下,PS/GO納米復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和拉伸強度優(yōu)于PS/MWCNTs-COOH納米復(fù)合材料。采用超臨界CO2作為發(fā)泡劑,研究發(fā)泡溫度和發(fā)泡壓力對PS及其納米復(fù)合材料發(fā)泡樣品泡孔結(jié)構(gòu)的影響。相同發(fā)泡條件下,發(fā)泡樣品的泡孔尺寸順序為:PSPS/MWCNTs-COOHPS/GO。在PS中添加納米填料可減小泡孔平均直徑,提高泡孔密度。由于納米填料的微觀結(jié)構(gòu)、表面含氧基團(tuán)以及在PS基體中分散等方面的差異,PS/GO納米復(fù)合材料的發(fā)泡效果更好。采用變溫模式所制備的PS及其納米復(fù)合材料發(fā)泡樣品呈現(xiàn)雙峰泡孔結(jié)構(gòu),添加納米填料使大泡孔密度增加。
[Abstract]:In the preparation of polymer based nanocomposites, more and more attention has been paid to how to reduce energy consumption on the basis of improving the properties of nanocomposites. In this dissertation, water assisted mixing and extruding equipment was used to prepare three kinds of PS/MWCNTs-COOH nanocomposite samples with content of graphene oxide (0.1g) and 0.5 wt. respectively) and three kinds of carboxylated multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs-COOH) contents of 0.1t0.3 and 0.5 wt. respectively. The microstructure of the sample was observed and the tensile strength, rheological and thermal properties were tested. On this basis, PS and its two kinds of nanocomposites were foamed in autoclave, and the effect of foaming conditions on the bubble structure of foamed samples was studied. PS/GO nanocomposites were prepared by water assisted extrusion of supersonic treated go suspension and PS melt. The results showed that go was well peeled off and dispersed in PS matrix in a reticular form. This is mainly attributed to the continuous refinement of go suspensions in PS melt and the plasticizing and swelling effects of water on the melt in screw mixing flow field to promote the interaction of PS molecular chain intercalation into go lamellae. The energy storage modulus, complex viscosity and relaxation time of PS/GO samples in low frequency region are higher than those of PS samples, which is due to the formation of strong intermolecular force between the more evenly dispersed reticulated go sheets and PS. The thermal stability of PS / go sample was higher than that of PS sample, which was attributed to the distribution of go sheet in PS matrix and the existence of 蟺 bond on the surface of go. The samples of PS/MWCNTs-COOH nanocomposites were prepared by mixing ultrasonic treated MWCNTs-COOH suspensions with PS melts by water assisted mixing extrusion. The results show that the glass transition temperature and tensile strength of PS / MWCNTs-COOH samples are higher than those of PS / MWCNTs-COOH samples. Because of the difference of go and MWCNTs-COOH structure and dispersion in PS matrix, the thermal stability and tensile strength of PS / go nanocomposites are superior to those of PS/MWCNTs-COOH nanocomposites with the same content of nano-filler. Supercritical CO2 was used as foaming agent to study the effect of foaming temperature and pressure on the foam structure of PS and its nanocomposites. Under the same foaming conditions, the order of foam pore size of foamed samples is: 1 / PSPS / MWCNTs-COOHPS / go. The addition of nano-filler in PS can reduce the average diameter of bubble pore and increase the density of bubble pore. Because of the difference of the microstructure of nano-filler, surface oxygen group and dispersion in PS matrix, the foaming effect of PS-go nanocomposite is better. The foaming samples of PS and its nanocomposites prepared by changing temperature mode showed bimodal bubble structure, and the density of macrobubble increased with the addition of nano-filler.
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;TB33

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本文編號：1895301