低表面能ABS及其纤维增强复合材料的研究

摘要

本文以过氧化二异丙苯(DCP)为引发剂，苯乙烯(St)为共单体，甲基丙烯酸(2，4-二三氟甲基)十二氟戊酯(FA)为功能单体，在双螺杆挤出机中采用反应性挤出的方法制备了具有低表面张力和高抗水性的ABS树脂及其纤维增强复合材料。通过红外光谱(IR)、X-射线光电子能谱(XPS)对低表面能ABS进行了表征并研究了不同配方对改性的影响；通过静态接触角测试仪、热分析仪(DSC)、扫描电镜分析(SEM)和电子拉力试验机等研究了低表面能ABS树脂及其玻璃纤增强复合材料的抗水性、固体表面张力、玻璃化转变温度(Tg)、断面形态和力学性能等。其主要结果如下： 1，FA单体能够通过反应挤出的方法接枝到ABS分子链上。 2，FA的接枝反应率随着DCP和FA加入量的增加而增大，但当用量超过一定程度后则趋于平缓；共单体St加入以后，FA的接枝反应率明显提高，当DCP为0.6phr，St为4phr，FA为7phr时，FA的接枝反应率可达13.5％。 3， ABS分子链与FA单体反应结合后Tg稍有下降，但是加入短切玻璃纤维增强以后的复合材料Tg又有所升高。 4，SEM照片表明，低表面能ABS树脂的断面形态与纯ABS树脂差别不大，断裂类型为韧性断裂。 5，低表面能ABS树脂的拉伸强度和缺口冲击强度较ABS树脂均有所下降。当FA的接枝反应率为11.8％时，低表面能ABS树脂的拉伸强度为38.9 MPa，缺口冲击强度为8.5MPa，但低表面能玻璃纤维增强ABS(GFRABS)复合材料的拉伸强度明显提高，冲击强度较低表面能ABS树脂亦有所提高，当玻纤含量为20phr时，复合材料的拉伸强度可达96.08 MPa，冲击强度为9.75 MPa。 6，低表面能ABS树脂的熔体流动速率(MFR)较纯ABS树脂明显增大，且随着DCP用量的增加而增大，当DCP含量为0.8phr时，低表面能ABS树脂的MFR由1.7g/10min增大到4.5g/10min。 7，和纯ABS树脂一样，低表面能ABS树脂的流体也为非牛顿流体(n<1)，且非牛顿指数n值随温度升高显增大趋势。在低剪切速率下其表观粘度随剪切速率的增加显指数级下降，高剪切速率时趋于平缓，但是FA接枝反应率不同的低表面能ABS树脂的粘流活化能(En)相差不大。 8、低表面能ABS树脂和低表面能GFRABS复合材料均具有优异的抗水性，水滴在其固体表面的静态接触角分别可达98°和95.3°，两者的固体表面张力分别可达19.9×10-3J/m2和21.5×10-3J/m2，两者均具有极低的表面能，难于被液体浸润。但当低表面能GFRABS复合材料中的玻璃纤维含量过多以后(超过30phr)，复合材料的抗水性有所下降，固体表面张力也有所上升。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章综述

1.1引言

1.2含氟化合物及含氟聚合物

1.3含氟聚合物的物理、化学性能

1.4含氟聚合物的应用

1.5本论文的立题背景及研究内容

参考文献

第2章低表面能ABS树脂的制备及其性能研究

2.1前言

2.2试验

2.2.1试验原料与仪器

2.2.2 FA单体改性ABS树脂的配方设计

2.2.3低表面能ABS树脂的制备

2.2.4低表面能ABS树脂反应产物的提纯

2.2.5反应挤出低表面能ABS产物的结构表征

2.2.6低表面能ABS树脂中FA单体反应率的测定

2.2.7力学性能测试

2.3结果与讨论

2.3.1 FA反应的低表面能ABS的表征

2.3.2 ABS树脂和低表面能ABS树脂XPS分析

2.3.3低表面能ABS玻璃化转变温度

2.3.4低表面能ABS树脂的断面形态

2.3.5低表面能ABS树脂中FA的反应率影响因素

2.3.6低表面能ABS树脂的力学性能

2.4 小结

参考文献

第3章低表面能ABS树脂加工性能的研究

3.1 引言

3.2实验部分

3.2.1实验原料

3.2.2实验设备

3.2.3低表面能ABS树脂的制备

3.2.4低表面能ABS树脂的熔体流动速率(MFR)分析

3.2.5低表面能ABS树脂的流变性能分析

3.3结果与分析

3.3.1低表面能ABS树脂熔体流动速率的影响因素

3.3.2低表面能ABS树脂的流变性能

3.4小结

参考文献

第4章低表面能ABS树脂的表面性能研究

4.1前言

4.2试验部分

4.2.1试验仪器与原料

4.2.2接触角测试试样制备

4.2.3低表面能ABS树脂表面接触角的测试

4.3结果与讨论

4.3.1低表面能ABS树脂表面的疏水性分析

4.3.2低表面能ABS树脂的表面张力分析

4.4小结

参考文献

第5章玻璃纤维增强低表面能ABS复合材料的研究

5.1前言

5.2试验部分

5.2.1试验原料与仪器

5.2.2低表面能ABS树脂的制备

5.2.3低表面能GFRABS复合材料的制备

5.2.4低表面能GFRABS复合材料配方设计

5.2.5低表面能GFRABS复合材料力学性能的测试

5.2.6低表面能GFRABS复合材料的表征

5.2.7低表面能GFRABS复合材料表面性能的测试

5.3结果与讨论

5.3.1低表面能GFRABS复合材料的力学性能

5.3.2低表面能GFRABS复合材料的DSC分析

5.3.3低表面能GFRABS复合材料的SEM分析

5.3.4低表面能GFRABS复合材料的抗水性及表面张力

5.4 小结

参考文献

第6章结论

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢