【摘要】：聚甲醛(POM)作為五大工程塑料之一,具有優(yōu)異的綜合性能,被廣泛應用于汽車、電子電氣、醫(yī)療器械等領域。但隨著工業(yè)的發(fā)展,聚甲醛本身的性能已不能滿足工業(yè)需求。本研究針對聚甲醛電阻絕緣性高、缺口沖擊韌性低以及摩擦性能尚需進一步提高等缺點,首次使用離子液體TBOP-TFSI對聚甲醛進行改性,并與聚甲醛的傳統(tǒng)改性劑多壁碳納米管(MWCNTs)、聚四氟乙烯微粉(PTFE)復合,通過簡單熔融共混制備多功能聚甲醛復合材料,使其具有優(yōu)異抗靜電性能、結(jié)晶性能、機械性能及摩擦性能。本文圍繞TBOP-TFSI對聚甲醛的改性,及離子液體分別與MWCNTs和PTFE復合協(xié)同改性聚甲醛,制備POM復合材料三個方面開展實驗,研究了TBOP-TFSI、IL-MWCNTs和IL與PTFE對聚甲醛結(jié)構(gòu)和性能的影響,主要內(nèi)容與結(jié)論如下:(1)POM/IL共混物結(jié)構(gòu)性能研究:本文通過簡單的熔融共混方法,制備了POM/IL共混物,并使用傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)、掃描電子顯微鏡(SEM)、差式掃描量熱儀(DSC)、萬能拉伸試驗機、高阻儀等對聚甲醛共混物的結(jié)構(gòu)和性能進行了詳細的表征。結(jié)果表明:TBOP-TFSI的陰離子與聚甲醛上C-H鍵間的靜電相互作用導致兩者部分相容,極少量TBOP-TFSI能夠在聚甲醛基體中分散均勻,且TBOP-TFSI對POM結(jié)晶具有成核作用,可以提高POM的結(jié)晶溫度和結(jié)晶度,減小POM的球晶尺寸。極少量TBOP-TFSI的加入賦予了POM良好的抗靜電性能,提高了POM的缺口沖擊強度和斷裂伸長率,同時使其保持良好的拉伸強度,達到剛韌平衡,可用于制備綜合性能優(yōu)異的POM材料。(2)POM/IL-MWCNTs復合材料結(jié)構(gòu)性能研究:通過將TBOP-TFSI與MWCNTs研磨,利用TBOP-TFSI陰離子上的O=S=O鍵與MWCNTs間的相互作用實現(xiàn)了離子液體對MWCNTs的包覆,然后將修飾過的MWCNTs(IL-MWCNTs)與POM熔融共混,制備了POM/IL-MWCNTs復合材料。離子液體對MWCNTs的包覆改善了MWCNTs在POM中的分散,且離子液體與MWCNTs對POM具有協(xié)同成核的作用,可以促進POM的結(jié)晶,減小POM復合物的球晶尺寸,使其拉伸強度提高,并保持良好的缺口沖擊韌性。離子液體對MWCNTs的包覆,改善了MWCNTs的分散,同時也使離子液體在基體中的分散提高,進一步提高了POM復合物的抗靜電性能。(3)POM/PTFE/IL復合材料結(jié)構(gòu)性能研究:通過將TBOP-TFSI、PTFE與POM三者熔融共混,制備了POM/PTFE/IL復合材料。研究發(fā)現(xiàn),離子液體與PTFE和POM間均具有一定的相互作用,所以離子液體的加入增強了POM和PTFE的界面粘結(jié)性,流變測試結(jié)果也表明兩者界面得以增強;同時離子液體與PTFE對POM還有協(xié)同成核的作用,促進了POM的成核,改善了其結(jié)晶性能,減小了POM球晶的尺寸。研究還發(fā)現(xiàn)離子液體和PTFE的加入,賦予了POM良好抗靜電性能,改善了POM的摩擦性能,實現(xiàn)了多功能POM復合材料的制備。
【學位授予單位】：杭州師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TB33;TQ326.51
【圖文】：

醛（Polyoxymethylene,簡稱 POM）又名聚氧亞甲基，因其具，如優(yōu)異的強度和剛度，良好的耐蠕變性、自潤滑性、耐化，被認為是一種工程塑料。聚甲醛具有類似金屬的硬度，單位多數(shù)金屬，因此有“賽鋼”之稱，被廣泛應用于汽車工業(yè)、、傳動滑動設備等領域[1-11]。目前，聚甲醛年產(chǎn)量位居第三，和聚碳酸酯（PC）[12]。聚甲醛有共聚甲醛和均聚甲醛兩種[1.布特列洛夫(A.M.Butlever)于 1859 年最早報道了甲醛聚合物 Pont）公司在 1942 年首先發(fā)表了制造 POM 的專利，并于 1出了均聚甲醛，定商品名為“Delrin”[15]。美國塞勒尼斯(C0 年順利研發(fā)出了以三聚甲醛與環(huán)氧乙烷為原料合成的共聚甲現(xiàn)了其大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，定商品名為“Celcon”[16]。隨后SF）、寶理（Polyplastic）、德國赫斯特（Hoechst）、日本旭化公司先后研發(fā)出不同品牌、型號的共聚甲醛（圖 1.1）[17]。

利用聚偏氟乙烯（PVDF）作為聚甲醛的成核劑改善其結(jié)晶行為。實驗表明，PVDF的加入不改變聚甲醛的六方晶型，且能夠減小聚甲醛的球晶尺寸，如圖1.2所示。通過對POM/PVDF共混物非等溫結(jié)晶Avrami常數(shù)的研究，發(fā)現(xiàn)PVDF在聚甲醛基體中起到異相成核的作用，并且提高了聚甲醛的成核速率。另外，PVDF的加入阻礙了聚甲醛晶體的生長，降低了復合物的結(jié)晶度。圖 1.2 純 POM（a）和 POM/PVDF 共混物（b）的偏光圖Figure 1.2 Polarizing optical micrographs of (a) POM and (b) POM/PVDF blendsSun等[35]采用新型成核劑六亞甲基二胺-甲醛縮聚物（HF）對聚甲醛進行成核改性，等溫結(jié)晶實驗發(fā)現(xiàn)HF使得聚甲醛Avrami常數(shù)（n）和結(jié)晶速率常數(shù)（k）均有所提高，同時降低了聚甲醛的半結(jié)晶時間（ 1/2），表明HF對聚甲醛具有顯著的異相成核作用；非等溫結(jié)晶發(fā)現(xiàn)HF提高了聚甲醛的結(jié)晶溫度和結(jié)晶度

米級CaCO3填料的加入對聚甲醛的沖擊性能改善并不明顯，如圖1.4所示。三種CaCO3都會使得聚甲醛的模量提高，其中納米CaCO3對聚甲醛的增強效果最明顯，實驗表明聚甲醛復合材料的性能主要與CaCO3在聚甲醛基體中的分散情況及兩者間的界面粘結(jié)情況有關。然而CaCO3對聚甲醛的增韌效果有限，也可能會使聚甲醛降解，所以陳敏劍等人結(jié)合剛性粒子和橡膠增韌的優(yōu)點，采用TPU和CaCO3共同改性聚甲醛。研究發(fā)現(xiàn)TPU和CaCO3在聚甲醛基體中形成了殼-核結(jié)構(gòu)，對聚甲醛有較好的增韌增強效果。剛性粒子做為增韌改性劑可以對聚甲醛起到一定的增韌效果，但其增韌效果受剛性粒子在基體中分散情況的制約，且用量過度還易引發(fā)聚甲醛降解。圖 1.4 不同尺寸 CaCO3填充的聚甲醛的缺口沖擊強度Figure 1.4 Izod impact strength versus CaCO3content of POM/CaCO3composites1.3.3 抗靜電改性根據(jù)材料表面電阻的不同，通�？蓪⒉牧戏譃槿箢悾鐖D 1.5 所示。表面電阻低于 105Ω/sq 的材料為導電材料；表面電阻在 106Ω/sq~1012Ω/sq 之間的為抗靜電材料；表面電阻在 1012Ω/sq 以上的為絕緣材料。聚合物通常具有高電阻率和低介電常數(shù)

【參考文獻】

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1 王亮亮;陳科宇;商亞東;薛長青;操斌;付玉娥;;成核劑對聚甲醛結(jié)構(gòu)與性能的影響[J];工程塑料應用;2013年06期

2 張雨順;曹志奎;;簡述我國聚甲醛改性研究和應用現(xiàn)狀[J];廣州化工;2012年11期

3 韓元培;;我國聚甲醛生產(chǎn)和改性發(fā)展現(xiàn)狀[J];科技創(chuàng)新導報;2011年29期

4 尹賀濱;鮑哈達;李杰;郭朝霞;于建;;碳納米管/炭黑混雜填充聚甲醛復合材料導電性能研究[J];高分子學報;2010年09期

5 左建東;羅超云;戈早川;陳仕國;;導電增韌聚甲醛的制備及性能[J];塑料科技;2009年08期

6 孫堯;鮑哈達;賈明印;郭朝霞;于建;;多壁碳納米管對聚甲醛性能的影響[J];高分子學報;2009年07期

7 王志春;;中國聚甲醛的發(fā)展及應用[J];塑料工業(yè);2008年03期

8 曾敏;向定漢;吳紅艷;;再生聚四氟乙烯粉末填充聚甲醛復合材料的摩擦磨損特性研究[J];潤滑與密封;2006年01期

9 張秀斌;房桂明;;高抗沖低磨耗POM共混物的研制[J];塑料工業(yè);2005年12期

10 李燕云,尹振晏,朱嚴瑾;抗靜電劑綜述[J];北京石油化工學院學報;2003年01期

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1 汪瑾;基于氧化鋯、二硫化鉬的高分子納米復合材料的制備、表征及摩擦學研究[D];合肥工業(yè)大學;2009年

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1 喻飛;水泵導軸承用聚甲醛耐磨復合材料及其摩擦學特性研究[D];長沙理工大學;2015年

2 王百合;碳納米管改性聚甲醛的研究[D];黑龍江大學;2012年

3 陳玉仙;離子液體改性聚氨酯的制備及性能研究[D];蘭州理工大學;2011年

4 馮云成;聚甲醛/CaCO_3晶須復合材料的摩擦磨損性能研究[D];西華大學;2009年

5 唐海歐;咪唑基離子液體對聚烯烴結(jié)構(gòu)與性能的影響[D];合肥工業(yè)大學;2007年

6 陳敏劍;聚甲醛納米材料的開發(fā)及性能研究[D];四川大學;2005年

7 張凌;聚甲醛結(jié)晶行為及其增韌研究[D];北京化工大學;2004年

8 陳玉龍;高潤滑聚甲醛的研究[D];四川大學;2002年

本文編號：2784807