终极材料化学英文（硫酸镁晶须复合材）

不同相容剂对聚丙烯/硫酸镁晶须复合材料界面粘合性能的影响

陈潇翻译学习

摘要：通过力学、热学、红外光谱和流变测试，研究了马来酸酐接枝聚丙烯和马来酸酐接枝聚烯烃弹性体对聚丙烯/硫酸氧镁晶须复合材料界面粘结性能的影响。尽管在聚丙烯-马来酸酐接枝共聚物处理的复合材料中观察到屈服强度和杨氏模量显著增加，但在聚烯烃-马来酸酐接枝共聚物处理的复合材料中观察到这些性能急剧下降。ATR-FTIR结果表明，两种相容剂的MOSw羟基和酸酐羰基之间发生酯化反应，但POE-g-MAH仍与聚丙烯基体不相容，这一点已通过热重曲线中肩峰和扫描电镜显微照片中大量空隙的存在得到证实。另一方面，聚丙烯接枝马来酸酐与聚丙烯基体高度相容，这从热重曲线中的峰和MOSw表面包裹熔体的模糊界面可以看出。流变行为也证实了聚丙烯接枝马来酸酐的引入导致了从液态到固态的转变，这归因于MOSw与聚丙烯基体之间更强的界面粘附。与聚丙烯接枝马来酸酐相比，聚烯烃接枝马来酸酐处理的复合材料保持了典型熔融聚合物的类液体流变行为。聚丙烯/15PP-g-MAH/15MOSw复合材料中可能形成了MOSw网络，这是由G'对G"曲线和两个交叉频率的显著偏差所表明的在tanδ对频率的曲线图中观察到。

关键词；界面附着力；机械性能；流变行为

亮点：在过去的几十年里，硫酸镁晶须( MOSw )由于其突出的机械性能、低密度、低成本等，在阻燃聚合物复合材料[ 1 5的生产中引起了广泛关注。[ 6 10 ]。几项研究表明，聚合物基体的阻燃和机械性能有相当大的改善。Gao等人[ [ 1 ]比较了钼钨、镁氢氧化物和铝氢氧化物的主要热解特性。他们发现MOSw显示出比其他两种阻燃剂高得多的热量接收能力和分解温度。20重量%镁的极限氧指数

这项工作得到了国家自然科学基金(编号: 51402323 )、中国科学院西光基金(编号: 412031006 )和青海省自然科学基金(编号: 2014-ZJ-938Q )的资助。

关键技术：本研究采用熔融共混法制备了两种增容剂(聚丙烯接枝马来酸酐和马来酸酐接枝聚烯烃弹性体)处理的聚丙烯/二硫化钼复合材料。主要目的是研究聚丙烯接枝马来酸酐和聚烯烃接枝马来酸酐对二硫化钼与聚丙烯基体界面结合力的不同影响。测量机械性能以检测不同相容剂对聚丙烯/钼钨复合材料界面粘结性能的影响聚丙烯/MOSw复合材料的拉伸性能。衰减全反射傅里叶变换红外光谱( ATR-FTIR )分析也被用于研究复合材料中MOSw和增容剂之间的界面结合和化学反应[ 20，24，25 ]。用热重法和导数热重法研究了聚丙烯基体与增容剂的相容性。此外，在小振幅振荡剪切( SAOS )中也用频率扫描研究流变行为，因为流变学是检验聚合物中填料微观结构的有力工具[ 21，26，27 ]。

图中 ( a )聚丙烯/15PP-g-MAH，( b )聚丙烯/ 15PP - g - MAH / 5MOSw，( c )聚丙烯/ 15PP - g - MAH / 15MOSw和( d )聚丙烯/ 5PP - g - MAH / 15MOSw复合材料低温断裂表面的扫描电镜图像

结论与分析：本文以聚丙烯-马来酸酐接枝共聚物或聚烯烃-马来酸酐接枝共聚物为相容剂，制备了两种聚丙烯/二硫化钼复合材料。详细研究了这两种增容剂对聚丙烯/钼钨界面粘结性能的影响。聚丙烯接枝马来酸酐处理的聚丙烯/钼钨复合材料的屈服强度和杨氏模量显著提高，但断裂时的标称应变显著降低。另一方面，引入马来酸酐接枝共聚物作为增容剂后，聚丙烯/二硫化钼复合材料的屈服强度和杨氏模量急剧下降。这些对机械性能的影响主要归因于聚丙烯基体和增容剂骨架之间的相容性。具体来说，聚丙烯接枝马来酸酐由于结构相似性而与聚丙烯基体高度相容，DTG曲线中的信号峰和熔融物包裹在MOSw表面的模糊界面证明了这一点。相反，聚烯烃弹性体接枝马来酸酐与聚丙烯基体不相容，这一点通过热重曲线中肩峰的出现和扫描电镜图像中显示的大量空隙得到了证实。此外，ATR -傅里叶变换红外光谱结果表明，硫化钼的羟基和酸酐的羰基之间发生酯化反应，形成共价键，对于聚丙烯-马来酸酐和聚烯烃-马来酸酐都是如此。流变行为也证实了引入聚丙烯接枝马来酸酐导致了从液态到固态的转变，这归因于MOSw与聚丙烯基体之间更强的界面粘附。然而，POE-g-MAH处理的复合材料

保持了典型熔融聚合物的类液体流变行为。此外，在/15PP-g-MAH/15MOSw样

品中形成了MOSw网络，这两者都表明了这一点。

聚丙烯接枝马来酸酐和聚烯烃接枝马来酸酐处理的复合材料在较高的MOSw含量下表现出较高的屈服强度，表明MOSw对聚丙烯基体的增强作用。

纯聚丙烯和聚丙烯复合材料的热重和差热重曲线

图7 ( a )聚丙烯接枝马来酸酐和( b )聚烯烃接枝马来酸酐处理的聚丙烯复合材料的红外光谱