發(fā)布時(shí)間：2021-07-08 00:00

　　無機(jī)納米粒子與聚合物的結(jié)合已被用于聚合物材料的功能化與性能化,并取得了巨大的成功。聚合物/無機(jī)納米復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、電學(xué)性能、阻隔性能、阻燃性能和其他性能,因此受到復(fù)合材料領(lǐng)域廣泛關(guān)注。為了獲得性能優(yōu)異的聚合物/無機(jī)納米復(fù)合材料可以充分的將聚合物的韌性、易加工性和絕緣性與納米粒子的剛性、特殊功能性、熱穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性完美的結(jié)合在一起,從而復(fù)合材料應(yīng)用與眾多領(lǐng)域。無機(jī)顆粒增強(qiáng)聚合物的工藝參數(shù)如制備方法、加工方式、顆粒的尺寸與分布、顆粒和聚合物的類型等都會(huì)影響聚合物/無機(jī)復(fù)合材料的物理化學(xué)性能。相比于復(fù)合材料傳統(tǒng)制備工藝中,低溫球磨是一種新型材料制備工藝。本文選取PBT為基體,以溴化環(huán)氧樹脂（BEO）為阻燃添加劑,以納米Sb₂O₃為無機(jī)填料,采用低溫球磨和常溫球磨兩種不同球磨工藝制備了納米Sb₂O₃/PBT復(fù)合粉體;并利用傅立葉紅外光譜、掃描電鏡、X射線衍射、激光粒度分析儀和透射電鏡等方法系統(tǒng)地研究了不同球磨工藝下,單一聚合物（PBT）、聚合物與無機(jī)粒子混合粉末（Sb₂... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

《中國制造2025》中提出的十大重點(diǎn)研究領(lǐng)域機(jī)械球磨應(yīng)用于聚合物基復(fù)合材料以來，制備了許多新型的復(fù)合材料在多個(gè)設(shè)備及高技術(shù)船舶機(jī)床和機(jī)器人

碩士學(xué)位論文5成細(xì)小的顆粒；在球磨的中期，脆性粉末逐漸嵌入層片狀的韌性顆粒的表面。并且，在此過程中片狀的韌性粉末受機(jī)械力的作用發(fā)生冷焊現(xiàn)象而形成具有多層堆疊結(jié)構(gòu)的復(fù)合顆粒。在球磨的后期，多層堆疊結(jié)構(gòu)的復(fù)合顆粒經(jīng)受破裂-冷焊循環(huán)往復(fù)過程，而此循環(huán)過程中使脆性粉末逐漸在韌性粉末中得到分散。并且，球磨分散時(shí)間越長，脆性粉末在韌性粉末中的分散均勻且穩(wěn)定，并且微觀結(jié)構(gòu)越精細(xì)。而機(jī)械球磨脆性粉末時(shí)尺寸極具減小連續(xù)破裂，而破裂機(jī)制分為三種如圖1.2（c）所示,第一種為顆粒的磨損，從大顆粒表面分裂出小顆粒；第二種為顆粒的破裂，大顆粒破裂為尺寸相近的中等顆粒；第三種為顆粒的破碎，中等顆粒破碎出更小的顆粒。機(jī)械球磨脆性粉末時(shí)這三種破裂機(jī)制幾乎同時(shí)進(jìn)行，在球磨后期脆性顆粒的細(xì)化達(dá)到一定極限后，顆粒尺寸無明顯變化。圖1.2機(jī)械球磨的機(jī)理圖[24]在機(jī)械球磨中，粉體的細(xì)化受斷裂和冷焊兩個(gè)過程的控制，這兩個(gè)過程最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，粉末顆粒的尺寸就不再發(fā)生顯著的變化。因此，機(jī)械球磨中，如何控制粉末的冷焊和斷裂過程，從而獲得顆粒尺寸較小且穩(wěn)定的超細(xì)粉末，成為機(jī)械球磨技術(shù)的重要方面。目前比較成功的方法有兩種，一種是采用添加所謂的過程控制劑（PCA）。在機(jī)械球磨過程中，若不向粉末基體中加入過程控制劑，則以冷焊為主，顆粒團(tuán)聚。通常過程控制劑作為潤滑劑或者表面活性劑，吸附在粉末顆粒表面，并限制了冷焊。機(jī)械球磨中使用的典型PCA是硬脂酸，其濃度為總粉體的1-5wt%。第二種是通過降低機(jī)械球磨過程的溫度，即低溫球磨。由于添加過程控制劑無法避免會(huì)對(duì)粉體造成污染，因而在要求嚴(yán)格控制污染的場合，加入過程控制劑很難滿足高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用要求。由于低溫球磨制備的復(fù)合材料(c)(a)(b)

納米Sb2O3/BEO-PBT復(fù)合材料制備的研究8圖1.3低溫球磨機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖[39]1.4.2低溫球磨的應(yīng)用低溫球磨聚合物無需添加過程控制劑，無需考慮材料的組成成分（相容或不相容），并且球磨過程伴隨著多種力化學(xué)效應(yīng)，這些效應(yīng)的有效利用可以改善聚合物的加工性質(zhì)，提高聚合物材料的機(jī)械性能，制備新型聚合物及其復(fù)合材料，因此低溫球磨聚合物在諸多方面具有廣闊的應(yīng)用前景。低溫球磨聚合物材料的應(yīng)用涉及很多領(lǐng)域。其一為廢棄聚合物的回收利用。低溫球磨是一種環(huán)保、低成本的廢棄聚合物回收的新工藝。研究者們利用低溫球磨的機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)開發(fā)了一種新型廢棄聚合物回收利用技術(shù)，是一種環(huán)境友好、成本低廉的新工藝將促進(jìn)資源的有效利用和減少環(huán)境污染。利用低溫球磨開發(fā)聚合物廢棄物循環(huán)利用的新技術(shù)是這一領(lǐng)域頗具經(jīng)濟(jì)和環(huán)保優(yōu)勢的途徑。CavalieriF.[40]等利用低溫球磨工藝處理廢棄塑料制備復(fù)合材料，并取得一定成果；其二為制備超細(xì)微粉體；制備聚合物材料超細(xì)微粉末的最簡便、有效地方法之一是低溫球磨，也是低溫球磨實(shí)際應(yīng)用的一個(gè)重要研究方向；其三是制備聚合物合金；利用不同性質(zhì)的聚合物，實(shí)現(xiàn)多種聚合物的性能互補(bǔ)，制備出性能優(yōu)異的聚合物合金時(shí)低溫球磨的實(shí)際應(yīng)用之一；其四是制備聚合物/無機(jī)納米復(fù)合材料。無機(jī)納米粒子與聚合物的結(jié)合已被用于聚合物材料的功能化與性能化，并取得了巨大的成功。利用低溫球磨技術(shù)開發(fā)性能優(yōu)異的聚合物/無機(jī)納米復(fù)合材料，是當(dāng)前研究的重要方向之一[41,42]。1.5本課題研究內(nèi)容1.5.1研究目的與意義聚合物/無機(jī)納米復(fù)合材料具有非凡的結(jié)構(gòu)和功能特性，目前受世界范圍的廣泛關(guān)注。許多已經(jīng)發(fā)表的研究表明，顆粒增強(qiáng)聚合物的工藝參數(shù)如制備方法、加（a）（b）


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