纳米碳酸钙类流体的制备及其在PVC加工中的应用

摘要

本文在查阅了大量关于纳米碳酸钙表面改性、纳米粒子类流体以及纳米碳酸钙/聚合物复合材料等相关资料的基础上，首先通过硅烷偶合反应将3—（三甲氧基硅烷基）丙基二甲基十八烷基季铵氯化物（DC5700）接枝到纳米碳酸钙的表面，形成纳米碳酸钙有机离子盐；然后凭借壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠（NPES）和DC5700之间的离子交换反应将NPES接枝到纳米碳酸钙的表面，得到了在无溶剂条件下具有类液体行为的纳米碳酸钙类流体；最后将制备的纳米碳酸钙类流体添加到聚氯乙烯（PVC）树脂中，并讨论了纳米碳酸钙类流体的含量与PVC复合材料性能之间的关系。 1.将DC5700接枝到纳米碳酸钙的表面，形成纳米碳酸钙有机离子盐。红外光谱（FTIR）和拉曼光谱（Raman）测试证明了它们之间的硅烷偶合化学接技反应。从扫描电子显微镜（SEM）图中可以看出，有机离子盐中的纳米碳酸钙粒子为立方体，粒径为40nm左右。 2.纳米碳酸钙有机离子盐进一步与NPES发生反应得到目标产物纳米碳酸钙类流体。通过X射线衍射（XRD）、FTIR、Raman、透射电镜（TEM）、热失重（TGA）等测试技术对纳米碳酸钙类流体进行了分析表征。FTIR和Raman测试证实了DC5700和NPES之间的离子交换反应，并获得具有一定热稳定性的新型纳米碳酸钙类流体，它在无溶剂条件下具有可流动性行为。TEM揭示了类流体中有机长链DC5700和NPES的双离子层结构，厚度约为6.5nm。纳米碳酸钙类流体的电导率为10—6～10—4S/cm，可以作为半导体来使用，并且在抗静电材料方面具有一定的应用前景。 3.将纳米碳酸钙类流体与PVC树脂在转矩流变仪中熔融共混，制备了纳米碳酸钙类流体/PVC复合材料。研究结果发现纳米碳酸钙类流体不仅可以显著提高PVC复合材料的电导率，而且可以改善PVC复合材料的加工性能。当加入5wt％的纳米碳酸钙类流体后，PVC复合材料的最大扭矩从13.6N·m降到了9.8N·m，同时其平衡扭矩则从7.8N·m降至6.9N·m；加入1wt％的纳米碳酸钙类流体后，PVC复合材料的拉伸强度从32.45MPa增大到最大值33.80MPa，而且其冲击强度也达到了最大值38.50kJ/㎡。说明纳米碳酸钙类流体对PVC复合材料具有增塑增强增韧的作用。扫描电子显微镜分析结果可知，纳米碳酸钙类流体与PVC树脂基体界面相容性比较好，并均匀分散在PVC树脂基体中。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1纳米碳酸钙

1.1.1纳米碳酸钙的概述

1.1.2纳米碳酸钙的应用

1.1.3纳米碳酸钙的表面改性

1.2纳米碳酸钙/聚合物复合材料

1.2.1纳米碳酸钙/聚合物复合材料的研究进展

1.2.2纳米碳酸钙增强增韧聚合物的机理

1.3纳米粒子类流体

1.3.1离子液体

1.3.2纳米粒子类流体

1.4本文的研究目的及主要内容

第2章纳米碳酸钙有机离子盐的制备

2.1实验部分

2.1.1实验药品

2.1.2实验仪器

2.1.3纳米碳酸钙类流体的制备

2.1.4测试与表征

2.2结果与讨论

2.2.1 SEM分析

2.2.2红外光谱分析

2.2.3拉曼光谱分析

2.3小结

第3章纳米碳酸钙类流体的制备

3.1实验部分

3.1.1实验药品

3.1.2实验仪器

3.1.3纳米碳酸钙类流体的制备

3.1.4测试与表征

3.2结果与讨论

3.2.1 XRD分析

3.2.2红外光谱分析

3.2.3拉曼光谱分析

3.2.4TEM分析

3.2.5热性能分析

3.2.6流变性能分析

3.2.7电性能分析

3.3小结

第4章纳米碳酸钙类流体/PVC复合材料的研究

4.1实验部分

4.1.1实验药品

4.1.2实验仪器

4.1.3复合材料的制备

4.1.4测试与表征

4.2结果与讨论

4.2.1复合材料的电性能

4.2.2复合材料的流变性能

4.2.3复合材料的力学性能

4.2.4复合材料的动态力学性能

4.2.5复合材料的热性能

4.2.6复合材料的断面形貌

4.3小结

第5章结论

参考文献

附录：硕士期间发表的论文

致 谢