通過新型非對稱雙螺桿擠出機(jī)制備再生聚偏氟乙烯(PVDF)/蒙脫土(MMT)納米復(fù)合材料,采用傅里葉變換紅外光譜儀、差示掃描量熱儀、熱重分析儀、掃描電子顯微鏡(SEM)、轉(zhuǎn)矩流變儀和萬能電子試驗機(jī)等對材料進(jìn)行表征測試,研究MMT含量對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)果表明,MMT對復(fù)合材料的結(jié)晶行為有一定的影響,添加MMT后復(fù)合材料的熔融溫度、結(jié)晶溫度和結(jié)晶度都有提高,添加1% MMT復(fù)合材料的熔融溫度和結(jié)晶溫度分別比未加MMT的再生PVDF提高1℃和0.94℃;再生PVDF/MMT復(fù)合材料的降解溫度隨著MMT含量增加而降低,失重50%的溫度反而隨MMT含量增加而升高;SEM發(fā)現(xiàn),MMT以100～200 nm的片狀分散在PVDF基體中,隨著MMT含量增加,出現(xiàn)MMT團(tuán)聚、脫落現(xiàn)象;在實驗范圍內(nèi),隨著MMT含量的增加,復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和缺口沖擊強(qiáng)度隨之提高,添加5% MMT復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度比未添加MMT的提高33.5%,缺口沖擊強(qiáng)度提高29.7%;轉(zhuǎn)矩流變實驗發(fā)現(xiàn),適量的MMT增加了復(fù)合材料加工時的剪切作用,降低了熔體塑化平衡扭矩。 

【文章來源】：工程塑料應(yīng)用. 2020年05期 北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

不同MMT含量的再生PVDF/MMT復(fù)合材料的FTIR譜圖

圖2是不同MMT含量的再生PVDF/MMT復(fù)合材料DSC曲線,相應(yīng)測試數(shù)據(jù)見表1。由圖2和表1可見,添加MMT的復(fù)合材料試樣的熔融溫度和結(jié)晶溫度有所提高,過冷度降低,結(jié)晶度增大。添加1% MMT復(fù)合材料的熔融溫度和結(jié)晶溫度分別比未加MMT的PVDF回收料提高了1℃和0.94℃。說明MMT起到異相成核劑的作用,提高了復(fù)合材料的結(jié)晶速率并縮短結(jié)晶時間。但由于MMT與PVDF間的相互作用,一方面在PVDF基體的異相成核效應(yīng)形成較多的晶核,加快結(jié)晶速度,另一方面MMT阻礙PVDF分子鏈段運動,限制晶體進(jìn)一步的生長,導(dǎo)致復(fù)合材料整體結(jié)晶度不高。表1 不同MMT含量的再生PVDF/MMT復(fù)合材料的DSC數(shù)據(jù) MMT含量/% Tm/℃ ΔHm/(J·g-1) Tc/℃ ΔHc/(J·g-1) Xc/% ΔT/℃ 0 165.10 21.85 133.87 27.65 26.46 31.23 1 166.10 22.14 134.81 27.70 27.33 31.29 3 165.24 22.84 134.80 27.11 27.30 30.44 5 165.35 22.13 134.49 27.27 28.06 30.86注:Tm為熔融峰溫度,Tc為結(jié)晶峰溫度,ΔHm為熔融焓,ΔHc為結(jié)晶焓,Xc為結(jié)晶度,ΔT為過冷度(ΔT=Tm–Tc)。

圖5是不同MMT含量的再生PVDF/MMT復(fù)合材料的轉(zhuǎn)矩流變儀實驗結(jié)果。由圖5a可見,未添加MMT的再生PVDF料的加料峰扭矩比添加MMT的高,隨后材料熔融塑化,扭矩迅速降低,1 min后再生PVDF料的扭矩比添加1% MMT的扭矩降低0.6 N·m;材料完全塑化,扭矩平衡時再生PVDF料的扭矩比添加1% MMT的高0.3 N·m。這是因為含MMT的復(fù)合材料中加有2%液體石蠟潤滑劑,潤滑性提高,故加料段扭矩較低;當(dāng)材料完全塑化后,分散在PVDF基體中的MMT增加了材料間的剪切作用,提高摩擦熱,降低了PVDF分子鏈間的內(nèi)聚力,促進(jìn)分子鏈的解纏,使得體系的黏度降低,塑化扭矩從而降低。從圖5b溫度與時間的變化關(guān)系曲線看出,加料段材料熔融吸收大量熱量,故材料的溫度均先快速降低,然后隨材料的熔化和剪切作用,料溫逐漸回升至平衡溫度。4.5 min后材料完全塑化,扭矩達(dá)到平衡時,因剪切作用不同,未添加MMT的再生PVDF料溫低于添加MMT的溫度。


本文編號：2947949