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HyPSY2O3纳米杂化材料聚丙烯混纤维研究
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Hy—PS(Y203)纳米杂化材料/聚丙烯共混纤维的研究
摘要
近年来聚合物/聚合物/无机纳米颗粒三相体系的研究逐渐受到 关注。通过调节三相体系间的组成,充分体现各组分的特性及整体 效应,可实现复合材料的多性能化。聚丙烯纤维是化学纤维中发展 最有潜力的一种,但染色性能制约了其进一步的发展。已有研究表 明,纳米稀土在纤维后整理中可提高其染色性能,而在聚丙烯基体 中加入聚烯烃亦会改善PP染色,但染色深度尚有待进一步提高。本 研究旨在通过纳米杂化材料的形式,将稀土氧化物(Y203)及聚苯 乙烯(PS)同时引入到聚丙烯(PP)基体中,组成新的聚合物/聚合 物/无机三相体系,赋予纳米Y203在PP基体中的良好分散性能,提 高纤维的染色性能。
本课题采用原位悬浮聚合制备出含氧化钇粒子且与PP具有良 好复配肿I-r-厶匕Be,的聚苯乙烯纳米杂化材料(Hy—PS),与PP共混进行改性。 系统研究纳米粒子(Y203)在复合体系中的分散问题,PS/PP, Hy.PS/PP共混体系的特性以及纤维成形过程中杂化材料Hy—PS及纳 米稀土粒子(Y203)对共混体系的影响。最后成功制备出含有良好
分散纳米颗粒的PP共混纤维,有效提高PP纤维的染色深度。通过 以上研究,得到如下结论:
研究了钛酸脂偶联剂表面修饰工艺和条件对纳米Y203粒子在苯 乙烯单体中的分散性和稳定性的影响。结果表明:经偶联剂修饰后 Y203纳米粒子团聚情况有所改善,偶联剂与Y203纳米粒子之间发生 有化学结合。在水相和油相(苯乙烯相)中的接触角和自由能随着 偶联剂用量增大而提高。Y203纳米粒子的表面修饰效果受偶联剂用
量的控制存在最优的配比。12%偶联剂用量修饰的Y20,粒子分散效 果最好。这为原位悬浮聚合制备ny.PS提供了有利条件。
研究了原位悬浮聚合工艺条件(引发剂浓度、Y203加入量、表 面修饰量等)对Hy.PS杂化材料结构性能的影响。通过调节聚合工 艺,成功聚合出含有Y203粒子的Hy.PS杂化材料。结果表明:Y203 粒子均匀分散在Hy.PS基体中。ny.PS杂化材料中Y203的含量, 随着原位聚合体系中Y203加入量增加而增加,随着引发剂BPO浓 度的增加先增大,到达一定峰值后下降。
研究了PS和Hy—PS(Y203)分散相引入对PP基体的结晶行为、 热学性能、流变性能等的影响。结果表明:PS及Hy—PS的加入使得 PP体系,结晶速率增加,共混体系表观粘度、损耗模量、储能模量 随着温度的升高而降低。在引入PS相比例相同时,Hy.PS/PP与PS/PP 体系相比,由于杂化体系中Y203的加入,结晶速率有所增加,熔点 有所降低,结晶温度有较明显提高,此外体系的表观粘度、损耗模 量、储能模量值有所提高。同时,Hy.PS引入的Y203粒子均匀分布
在PS/PP相的晃面间,Y203粒子不仅起着异相成核作用,且对PS 的分布也起到了很好的分散作用。
研究了PS和I-Iy.PS(Y203)分散相的引入对PP纺丝成形工艺和 PP纤维结构性能、力学性能、取向度和染色性能的影响。结果表明:
Hy.ps(Y203)/PP纤维与PS/PP纤维相比,在同样牵伸倍数下,纤维 的声速模量、取向度、结晶度和强度有所降低,而纤维的染色性能 则得到很大提高,尤其是染色深度。在相同染料条件下,Hv.PS/PP 纤维具有更好的染色性能,其K/S值、C木值都有明显的提高,其中 列S值最大可提高305%,C木值最大可提高8.5%。
关键字:聚丙烯,氧化钇,杂化材料, 表面改性,
悬浮聚合,染色性能
II
STUDY ON NANO HYBRID—MATERIAL HY-PS(Y203)/
POLYPROPYLENE BENLD FIB ER
AB STRACT
一● , _ ● ·一
Polymer/polymer/nano particle composites were focused by
more and more researchers.Polypropylene(PP)is one of the most important thermoplastic polymers because of its low cost,large
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