为解决纳米无机粒子填充聚合物复合材料中纳米粒子难以分散、不易发挥效用的问题,本研究在分子动力学模拟指导下,对复合材料中的双界面进行调控,即在增强纳米粒子和聚合物基体间界面结合的同时,降低粒子-粒子间的界面作用,以获得外力诱发纳米粒子运动所要求的微结构,从而引入新的能量散耗机制,充分发挥纳米粒子对复合材料的增韧效应。为此,以纳米二氧化硅为填料,以聚丙烯为基体,首先对纳米粒子进行接枝改性,在其表面引入含氟聚合物和超支化聚合物,利用超支化聚合物撑开纳米粒子团聚体,借助氟化物的低表面能特性使得纳米粒子间的界面作用减弱;随后在按常规共混工艺制备纳米粒子/聚丙烯复合材料时,通过接枝聚合物可反应端基实现纳米粒子和聚合物基体间的反应性增容,强化纳米粒子/聚合物界面结合,从而制得具有显著增韧效果的复合材料。在上述研究基础上,在双重界面调控原理指导下,进一步开展了加工诱导纳米粒子分布及其纳米复合材料形态调控技术研究,实际应用中制备了高性能的工业废渣/聚合物复合材料。本课题深入阐明纳米粒子/聚合物复合材料的增韧机理及其与微观结构间的相关性,对推广无机纳米粒子的应用和实现通用塑料工程化具有重要意义。
英文主题词Nanoparticles;Polypropylene;Interfacial interaction between polymer and nanoparticles;Nanoparticles interaction;Toughening