吴 唯,栾立醒,浦伟光,何三雄,陈玉洁

(华东理工大学材料科学与工程学院,上海200237)

PP/MWNTs和PP/OMMT复合材料的热降解动力学研究

吴 唯,栾立醒,浦伟光,何三雄,陈玉洁

(华东理工大学材料科学与工程学院,上海200237)

采用熔融共混法制备了聚丙烯/多壁碳纳米管(PP/MWNTs)与聚丙烯/纳米有机蒙脱土(PP/OMMT)复合材料,利用热重分析法研究了 PP、PP/MWNTs及 PP/OMMT在氮气气氛中的热降解过程,并采用 Kissinger及Ozawa方法研究了复合材料的热降解动力学及热降解表观活化能。结果表明,MWNTs和OMMT的加入均能显著提高PP基体的耐热性。PP/OMMT复合材料的热降解表观活化能高于PP/MWNTs复合材料。OMMT含量为2.5%时,复合材料的热稳定性最好。扫描电镜分析表明,MWNTs在PP基体中呈无序棒状形态,而OMMT呈现有序性较高的片层结构。

聚丙烯;多壁碳纳米管;有机蒙脱土;复合材料;热降解动力学

Abstract:Polypropylene/multiwalled carbon nanotubes(PP/MWNTs)and polypropylene/organomontmorillonites(PP/OMMT)compositeswereprepared via melting blending. Thermal gravimetric analysis was applied to record the thermal degradation behavior of the composites under nitrogen atmosphere with different heating rates.The thermal decomposition data were analyzed with Kissinger and Ozawa Methods.It showed that both MWN Ts and OMMT could enhance the thermal resistance of PP matrix,and the apparent activation energy of PP/OMMT was higher than PP/MWNTs.SEM observation showed that MWN Ts took disordered rod-like distribution while OMMT presented lamellar-structure dispersion in PP matrix.

Key words:polypropylene;multiwalled carbon nanotube;organo-montmorillonite;composite;thermal degradation kinetics

0 前言

PP是一种综合性能优越的热塑性塑料,由于其来源丰富、价格低廉等优势,被广泛应用于汽车、电器、包装等领域,成为应用最广泛的塑料品种之一。但一方面由于 PP主链上带有叔碳原子,氢原子容易被氧夺取;另一方面由于侧甲基的位阻效应,使乙烯基及亚乙烯基不能被自由基进攻,易引发 PP的链降解反应,使力学性能逐渐下降,从而限制了其应用范围。PP的极限氧指数只有17%,耐热及耐燃烧性能较差,因此,提高PP耐热性一直是人们的研究热点[1-2]。

在实际火灾中,PP的燃烧是一个非常复杂的物理和化学综合过程,如能科学描述和评价PP的热降解行为,就可以较好地模拟和研究 PP的耐热及耐燃烧行为。……