摘要
聚丙烯（PP）是近些年来发展最快的一种树脂，由于PP具有易于加工、机械性能优异、化学性能稳定、耐腐蚀等特点，广泛使用于各个行业。但是单组分的PP已经不再能达到现如今社会对材料多功能，高性能的要求。为了使PP材料适合更多场合使用，通常需对PP进行不同的改性，使PP附加上其本身不具有的性能，达到扩大其应用范围的目的。PP的改性方法主要有物理改性和化学改性，其中物理改性中的共混改性是一种简便又能明显改善PP机械性能的方法。 实验选择超高分子量聚乙烯（UHMWPE）与PP共混，主要是考虑到UHMWPE综合性能优异，其具有无与伦比的抗冲击性能，耐磨性能，最为关键的是UHMWPE在低温下仍然能保持较好的机械性能，这些性能恰好能补足PP的性能缺陷，完善PP的性能。但是UHMWPE拥有极大的分子量，而且分子链间相互缠绕，造成了其加工性能较差，想要与PP均匀混合十分困难，这将是实验中需最先解决的难题。本实验为了解决这个问题，优先制作了UHMWPE母料，此外创新性的在UHMWPE母料中加了少量的TPO（一种聚烯烃热塑性弹性体），TPO是一种溶体粘度介于PP和UHMWPE之间的聚烯烃热塑性弹性体，这有助于UHMWPE与PP的均匀分散。本文研究了UHMWPE与PP共混对材料拉伸强度和结晶性能的影响，之后又在共混物中加入了不同比例的石墨烯，探究石墨烯对PP/UHMWPE共混材料成型收缩率，抗紫外性能，拉伸强度等性能的影响。本论文最终得到的结论如下： （1）TPO的加入一定程度改善了UHMWPE与PP的相容性，但是并不能完全消除UHMWPE与PP极不相容带来的危害，刚成型的PP/UHMWPE共混材料其拉伸强度随UHMWPE含量的增加小幅降低。 （2）刚成型的PP/UHMWPE共混材料其拉伸强度较纯PP没有得到增强，但随共混材料在室温中静置时间的延长，共混材料的拉伸强度在持续上升，UHMWPE对PP的增强效果逐渐显现，其中添加了10%UHMWPE母料的共混材料增强效果最好。这符合材料二次结晶的特征，说明UHMWPE对PP的增强作用是通过UHMWPE的二次结晶来实现。 （3）石墨烯的添加量在9%以下时，石墨烯对PP/UHMWPE共混材料具有良好的增强效果。但石墨烯添加比例超过9%以后，由于石墨烯容易团聚，对PP/UHMWPE共混材料带去了负面影响，共混材料的拉伸强度和断裂伸长率都开始降低。 （4）石墨烯能大幅提高PP/UHMWPE共混材料的抗紫外线能力，当石墨烯添加量在6%~12%之间时，PP/UHMWPE/石墨烯共混材料长期在紫外线照射后，依旧保持较好的拉伸强度。 （5）使用挤出机将石墨烯与PP/UHMWPE破碎料熔融共混，制备的PP/UHMWPE/石墨烯共混材料导电性能没有得到加强，石墨烯添加量为12%时，其表面电阻仅降低了一个数量级。 （6）石墨烯的加入，能很好地改善PP/UHMWPE共混材料的收缩性能，当添加了12%石墨烯后，PP/UHMWPE/石墨烯共混材料的收缩率从1.04%下降至0.3%。 （7）少量石墨烯的加入，即可使原本对微波极不敏感的PP和UHMWPE材料转变为在微波作用下也能产生较强的热效应。添加12%石墨烯的PP/UHMWPE/石墨烯共混材料在微波下的升温速率是PP/UHMWPE共混材料的6倍多，探索出了石墨烯在改善材料微波加热方面的新应用。
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