聚丙烯(PP)是一種熱塑性高分子,具有價格低、易成型加工、性能優(yōu)異等優(yōu)點。聚丙烯及其與玻璃纖維(GF)的復合材料已作為工程塑料并被廣泛應用于家電、汽車、醫(yī)療等眾多領域。然而,PP具有較低的吸水性以及較強的電絕緣性,表面電阻率通常為1016~1018W/sq,使其在工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活應用中極易積累靜電荷,從而發(fā)生一系列的靜電危害甚至事故。因此,制備具有優(yōu)異抗靜電性能的PP及其復合材料具有重要意義。本文首次使用有機鹽對PP和PP/GF復合材料進行抗靜電改性,旨在制備出抗靜電性能好、力學性能優(yōu)異的聚丙烯及聚丙烯復合材料。論文的主要研究內(nèi)容如下:1.有機鹽對PP的抗靜電研究:研究了兩種有機鹽(OS)(三正丁基辛膦雙三氟甲烷磺酰亞胺鹽(TBOP-TFSI)和雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(Li-TFSI))對PP抗靜電和力學性能的影響,發(fā)現(xiàn)加入3wt%的OS可使PP的表面電阻率下降至1012W/sq以下(達到抗靜電效果)。然而,由于PP與OS的極性差別較大,OS在PP基體中會形成較大的微區(qū)。系統(tǒng)研究了馬來酸酐接枝聚丙烯(MAPP)和Li-TFSI的相互作用,發(fā)現(xiàn)Li-TFSI與MAPP具有較好的相容性,因此將MAPP作為PP與Li-TFSI的相容劑,改善了Li-TFSI在PP中的分散性,制備了兼具抗靜電性能和較好力學性能的PP材料。2.有機鹽對PP/GF復合材料的抗靜電研究:分別研究了兩種有機鹽(TBOP-TFSI以及Li-TFSI)對PP/GF復合材料抗靜電及力學性能的影響,發(fā)現(xiàn)玻璃纖維與有機鹽對復合材料的抗靜電性能以及機械性能的提高具有協(xié)同作用。一方面,玻纖網(wǎng)絡為有機鹽提供了導電軌道,使有機鹽能在其表面?zhèn)鬟f電荷,提高體系的抗靜電性能,抗靜電效果閾值降至0.25wt%。另一方面,有機鹽提高了玻纖與PP基體的界面粘結(jié)性,因而復合材料的拉伸強度有顯著提高。此外,兩種有機鹽的復配可以進一步提高有機鹽的抗靜電效果,當Li-TFSI:TBOP-TFSI為1:5時,有機鹽的抗靜電閾值可降至0.06wt%。進一步研究了玻璃纖維表面羥基含量以及有機鹽陰陽離子結(jié)構對復合材料抗靜電性能以及力學性能的影響。研究表明:只有當玻纖表面羥基含量適當時有機鹽在其表面的電荷傳遞能力才能達到最佳;而且,提高有機鹽的陽離子半徑以及減小陰離子的空間位阻可以增強陽離子的移動能力,從而進一步提高有機鹽的抗靜電效果。3.MAPP對PP/GF/Li-TFSI復合材料的抗靜電和力學性能研究:為進一步提高抗靜電PP/GF復合材料的力學性能,深入研究了MAPP對PP/GF/Li-TFSI復合材料抗靜電性能和力學性能的影響。實驗通過控制Li-TFSI與MAPP合適的配比獲得了兼具抗靜電性能和較好機械性能的PP/GF/Li-TFSI/MAPP復合材料。實驗結(jié)果表明,當體系中Li-TFSI含量為0.175wt%、MAPP含量為9wt%時,體系的電導率超過10-12Scm-1,拉伸強度超過60MPa。
【學位單位】：杭州師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TQ325.14;TB33
【部分圖文】：

TBOP-TFSI及Li-TFSI的分子結(jié)構

（A）純PP、（B）PP/TBOP-TFSI（100-3）以及（C）PP/Li-TFSI（100-3）的斷面SEM

（A）PP/GF（95:5）、（B）PP/GF（90:10）、（C）PP/GF（80:20）以及（D）PP/GF（70:30）的光學顯微鏡圖，比例尺為100μm
【參考文獻】

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本文編號：2851698