發(fā)布時(shí)間：2021-06-22 05:39

　　采用高密度聚乙烯（HDPE）作為基體樹脂,微波改性竹炭作為填料,通過(guò)熔融接枝法制備了HDPE基微波竹炭復(fù)合材料,分析了順丁烯二酸酐（MAH）、過(guò)氧化二異丙苯（DCP）的含量及比例,對(duì)復(fù)合材料靜態(tài)、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性能的影響。靜態(tài)力學(xué)性能結(jié)果表明,隨著MAH、DCP含量的增加,HDPE基微波竹炭復(fù)合材料的力學(xué)性能呈先增大后降低的趨勢(shì);當(dāng)MAH含量一定,MAH∶DCP比例為2∶0. 1時(shí),HDPE基微波竹炭復(fù)合材料的力學(xué)性能較優(yōu)。動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀（DMA）與熱重分析儀（TGA）分析表明,MAH熔融接枝改性提高了HDPE與微波竹炭?jī)上嘀g的界面作用力,有利于改善HDPE與微波竹炭的界面性能,與SEM分析結(jié)果一致;并且,還能提高復(fù)合材料在高溫下的熱穩(wěn)定性。 

【文章來(lái)源】：塑料. 2020,49(02)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

熔融接枝改性HDPE基微波竹炭復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度

圖1 熔融接枝改性HDPE基微波竹炭復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度從圖1、2、3中可以看出，隨著MAH、DCP含量的增加，HDPE基微波竹炭復(fù)合材料的力學(xué)性能呈先逐漸增大后降低的趨勢(shì)。當(dāng)MAH為5份、DCP為0.25份時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均達(dá)到最大值，與未接枝改性的1號(hào)試樣相比，分別提高了20.46%和29.4%，彎曲強(qiáng)度也有較大的提高。這是由于，在開始階段，隨著MAH濃度的增大，它與大分子自由基接觸機(jī)會(huì)增多，接枝機(jī)率增大，使HDPE與微波改性竹炭的相容性得到提升。當(dāng)復(fù)合材料受到外力后，部分應(yīng)力通過(guò)界面層由HDPE基體傳遞到微波竹炭，使剛性微波竹炭承擔(dān)部分外界應(yīng)力，使力學(xué)性能得到明顯提高。另外，采用KOH微波活化法制備的竹炭，表面結(jié)構(gòu)具有較大的修飾，增加了較多含氧基團(tuán)，使炭粒與樹脂之間有了較好的界面結(jié)合，增強(qiáng)了炭粒間以及炭粒與樹脂之間的結(jié)合強(qiáng)度，使復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度得到明顯改善。但是，隨著MAH的用量增加，其與大分子自由基的接枝達(dá)到飽和，繼續(xù)增加MAH用量，不僅不會(huì)使接枝率提高，反而會(huì)因?yàn)樗c初級(jí)自由基的碰撞機(jī)會(huì)增加，出現(xiàn)籠蔽效應(yīng)或者副反應(yīng)，使自由基自聚反應(yīng)增加，部分MAH被直接擠出，導(dǎo)致接枝率明顯下降，使力學(xué)性能呈先逐漸增大后降低的趨勢(shì)。

從圖1、2、3中可以看出，隨著MAH、DCP含量的增加，HDPE基微波竹炭復(fù)合材料的力學(xué)性能呈先逐漸增大后降低的趨勢(shì)。當(dāng)MAH為5份、DCP為0.25份時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均達(dá)到最大值，與未接枝改性的1號(hào)試樣相比，分別提高了20.46%和29.4%，彎曲強(qiáng)度也有較大的提高。這是由于，在開始階段，隨著MAH濃度的增大，它與大分子自由基接觸機(jī)會(huì)增多，接枝機(jī)率增大，使HDPE與微波改性竹炭的相容性得到提升。當(dāng)復(fù)合材料受到外力后，部分應(yīng)力通過(guò)界面層由HDPE基體傳遞到微波竹炭，使剛性微波竹炭承擔(dān)部分外界應(yīng)力，使力學(xué)性能得到明顯提高。另外，采用KOH微波活化法制備的竹炭，表面結(jié)構(gòu)具有較大的修飾，增加了較多含氧基團(tuán)，使炭粒與樹脂之間有了較好的界面結(jié)合，增強(qiáng)了炭粒間以及炭粒與樹脂之間的結(jié)合強(qiáng)度，使復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度得到明顯改善。但是，隨著MAH的用量增加，其與大分子自由基的接枝達(dá)到飽和，繼續(xù)增加MAH用量，不僅不會(huì)使接枝率提高，反而會(huì)因?yàn)樗c初級(jí)自由基的碰撞機(jī)會(huì)增加，出現(xiàn)籠蔽效應(yīng)或者副反應(yīng)，使自由基自聚反應(yīng)增加，部分MAH被直接擠出，導(dǎo)致接枝率明顯下降，使力學(xué)性能呈先逐漸增大后降低的趨勢(shì)。當(dāng)MAH含量一定，MAH∶DCP比例為2∶0.1時(shí)，HDPE基微波竹炭復(fù)合材料的力學(xué)性能整體優(yōu)于比例為1∶0.1或3∶0.1。這是由于，隨著DCP含量(即MAH∶DCP比例降低)的增加，DCP引發(fā)HDPE產(chǎn)生大分子自由基，并逐漸增加，不斷與MAH分子參加反應(yīng)，接枝機(jī)率逐漸增大。隨著DCP含量的逐漸增大，其受熱分解產(chǎn)生的自由基與HDPE鏈反應(yīng)將達(dá)到最大值，此時(shí)接枝率達(dá)到最大值。當(dāng)繼續(xù)增加DCP含量時(shí)，由于生成的自由基過(guò)多，與HDPE鏈反應(yīng)生成大分子自由基的同時(shí)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致HDPE鏈斷裂，發(fā)生降解反應(yīng)，使復(fù)合材料的力學(xué)性能降低。因此，在MAH∶DCP比例為2∶0.1時(shí)，復(fù)合材料的力學(xué)性能達(dá)到最佳。

【參考文獻(xiàn)】：
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