硫酸钙/纤维素晶须对聚丙烯的改性研究--《西南石油大学》2015年硕士论文
硫酸钙/纤维素晶须对聚丙烯的改性研究
【摘要】：聚丙烯(PP)综合性能良好,如机械性能与耐热性能较好,且无毒、不污染环境,因此近年来在化学建材中得到越来越多的应用,但是其抗冲击强度不高等缺陷不能满足多方面要求。为了提高PP性能、拓宽其应用领域,需对PP进行改性研究。填料补强是改性聚丙烯研究中的重要技术之一,而硫酸钙晶须(CSW)和纤维素晶须(CW)是绿色补强材料,研究这二者对PP的改性就具有理论和实际意义。
采用常压酸化法以废卤(其密度为1.43g/cm3,钙离子浓度为5.1mol/L)为原料制备硫酸钙晶须,采用酸水解法以棉花为原料制备纤维素晶须,获得制备硫酸钙晶须的最佳条件为：反应温度70℃,溶液pH值2,转速150r/min,溶液浓度1mol/L,反应时间30min；制备纤维素晶须的最佳条件为：常温下棉花浸泡在1mol/L氢氧化钠溶液中预处理2h,硫酸浓度55%,反应温度60℃,固液比1：12,搅拌速率160r/min,反应时间为40min。红外光谱(IR)证实了硫酸盐和纤维素产物,X射线衍射(XRD)测试出硫酸钙晶须的结晶度较高(80%)、纤维素晶须的结晶度偏低(36.5%),扫描电子显微镜(SEM)分析进一步指出硫酸钙晶须的平均直径为1-4μm、长度10-100μm、长径比(长度/直径)可达40,而纤维素晶须的长度为0.5-1μm、直径50-100nm。
将纤维素晶须和不同长径比(20、40)的硫酸钙晶须与PP通过熔融挤出和注塑制备复合材料,研究两种晶须对聚丙烯的改性效果。结果表明：硫酸钙晶须的掺量、长径比对PP的性能皆有一定改善,当硫酸钙晶须的掺量为9%、平均长径比为40时,PP的性能提升最佳,PP的拉伸强度从27.5MPa上升至29.2MPa,断裂伸长率从281.9%上升至360.8%,冲击强度从6.1kJ·m-2上升至8.2kJ·m-2,硬度从86上升至96.3,PP耐热温度从420.4℃上升至425.6℃,质量损失减小了2.3%。硅烷偶联剂KH-550可改善硫酸钙晶须的分散性,使聚丙烯经该晶须改性后的主要性能得以再提高；纤维素晶须的掺量对PP性能有一定影响,当纤维素晶须掺量达到5%时,PP的性能提升最好,PP拉伸强度从27.5MPa上升至28.9MPa,断裂伸长率从281.9%上升至300.5%,冲击强度从6.1kJ·m-2上升至7.6kJ·m-2,硬度从86上升至95.6,PP耐热温度从420.4℃上升至428.5℃,质量损失率下降2.9%；两种晶须一起改性PP没有正的协同作用,即两种晶须协同改性不如单一晶须改性效果好,其拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度和硬度分别比纤维素晶须改性PP和硫酸钙晶须改性PP的低。硫酸钙晶须和纤维素晶须改性聚丙烯在于基体裂纹扩展过程中晶须的拔出效应,故与晶须和聚丙烯的相容性有关。
【关键词】：
【学位授予单位】：西南石油大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2015【分类号】：TQ325.14【目录】：
摘要3-4Abstract4-9第1章 绪论9-18 1.1 研究的目的与意义9-10 1.2 纤维素晶须的研究进展10-12 1.3 硫酸钙晶须的研究进展12-14 1.4 聚丙烯改性研究进展14-17
1.4.1 纳米二氧化硅改性聚丙烯15-16
1.4.2 聚丙烯阻燃改性技术研究进展16
1.4.3 聚丙烯复合材料热稳定性研究进展16-17 1.5 论文的研究内容17-18第2章 硫酸钙晶须的制备18-23 2.1 概述18 2.2 实验部分18-20
2.2.1 实验药品及仪器18-19
2.2.2 实验方法19
2.2.3 硫酸钙晶须的表征19-20 2.3 结果与讨论20-22
2.3.1 金相显微镜测试晶须的长径比20
2.3.2 硫酸钙晶须的XRD表征20-21
2.3.3 硫酸钙晶须的SEM表征21
2.3.4 硫酸钙晶须的R表征21-22 2.4 本章小结22-23第3章 纤维素晶须的制备23-37 3.1 概述23 3.2 实验部分23-25
3.2.1 实验药品及仪器23-24
3.2.2 实验方法24
3.2.3 纤维素晶须的表征24-25 3.3 结果与讨论25-36
3.3.1 正交试验结果25-26
3.3.2 单因素实验结果26-33
3.3.3 金相显微镜测试纤维素晶须的长径比33-34
3.3.4 纤维素晶须的IR表征34
3.3.5 纤维素晶须的SEM表征34-35
3.3.6 纤维素晶须的XRD表征35-36 3.4 本章小结36-37第4章 硫酸钙晶须改性聚丙烯37-47 4.1 概述37 4.2 实验部分37-41
4.2.1 实验药品及仪器37-38
4.2.2 实验方法38-39
4.2.3 硫酸钙晶须的表面改性39-41
4.2.4 实验表征41 4.3 结果与讨论41-45
4.3.1 硫酸钙晶须改性聚丙烯的拉伸强度41-42
4.3.2 硫酸钙晶须改性聚丙烯的断裂伸长率42
4.3.3 硫酸钙晶须改性聚丙烯的硬度42-43
4.3.4 硫酸钙晶须改性聚丙烯的冲击强度43-44
4.3.5 硫酸钙晶须改性聚丙烯的热分析44-45
4.3.6 硫酸钙晶须改性聚丙烯的相容性分析45 4.4 本章小结45-47第5章 纤维素晶须改性聚丙烯47-59 5.1 概述47 5.2 实验部分47-51
5.2.1 实验药品及仪器47-48
5.2.2 实验方法48-51
5.2.3 实验表征51 5.3 结果与讨论51-58
5.3.1 复合材料的配方确定51-52
5.3.2 纤维素晶须改性聚丙烯的拉伸强度52-54
5.3.3 纤维素晶须改性聚丙烯的断裂伸长率54
5.3.4 纤维素晶须改性聚丙烯的冲击强度54-55
5.3.5 纤维素晶须改性聚丙烯的邵尔硬度55
5.3.6 纤维素晶须改性聚丙烯的热分析55-57
5.3.7 纤维素晶须改性聚丙烯的相容性分析57-58 5.4 本章小结58-59第6章 两种晶须协同改性聚丙烯59-63 6.1 概述59 6.2 两种晶须的共同改性补强59-61 6.3 补强机理探讨61-63第7章 结论与建议63-65 7.1 结论63-64 7.2 建议64-65致谢65-66参考文献66-70攻读硕士学位期间发表的学术论文70
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硫酸钙晶须表面湿法改性研究
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你可能喜欢硫酸钙晶须的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能研究--《化学与生物工程》2013年10期
硫酸钙晶须的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能研究
【摘要】：以磷石膏为原料,添加一定量的助晶剂,采用水热合成法制备了硫酸钙晶须,利用电子显微镜、SEM、XRD及FTIR对硫酸钙晶须的表面形貌、物相特征等进行了表征。制备出的晶须形貌较好,为直径1.56μm、长径比24的纤维状结构。考察了硫酸钙晶须对亚甲基蓝的吸附性能,探讨了吸附时间、晶须投加量、pH值对亚甲基蓝吸附的影响。利用Langmuir吸附等温方程、Freundlich吸附等温方程和Temkin吸附等温方程对吸附行为进行了描述,结果表明硫酸钙晶须易于吸附亚甲基蓝,吸附过程主要是单分子层吸附。用颗粒内扩散方程和准二级吸附动力学方程对实验数据进行回归分析,结果表明后者能够反映硫酸钙晶须对亚甲基蓝的吸附机理。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：X703【正文快照】：
磷石膏是磷肥生产过程中产生的工业废渣,是化学工业中排放量最大的固体废物之一,每生产1t磷肥约产生4.5~5t磷石膏,其产量居国内各大工业石膏渣之首,而利用率极低。磷石膏与天然石膏成分相近,主要成分均为二水硫酸钙,但磷石膏中含有磷、氟、有机物等有害杂质,主要用于生产水泥
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