聚丙烯(PP)是一种性能优良的热塑性合成树脂,在汽车工业、家用电器、电子、农业、建筑包装以及建材家具等方面具有广泛的应用。用硅灰石填充改性聚丙烯不仅能增强其机械性能而且能降低生产成本,具有重要的研究意义。我们分别使用硬脂酸,异丙基三油酸酰氧基钛酸酯偶联剂(NDZ-105),聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)包覆三种方法对硅灰石进行改性,并将其应用于聚丙烯改性之中,成功制备了机械性能优异的硅灰石/聚丙烯复合材料。主要研究工作如下:首先,优化了硬脂酸改性硅灰石的反应条件,当硬脂酸含量为2%,搅拌速度为800 r/min,90℃反应20 min时,硅灰石改性效果最好,活化指数为89.93%,水接触角达143.2°,FTIR,TG分析均表明硬脂酸对硅灰石成功进行了改性,改性机理为硬脂酸首先水解,再与硅灰石表面的钙反应,硬脂酸以化学键的形式包覆在硅灰石表面。其次,优化了钛酸酯偶联剂(NDZ-105)改性硅灰石的反应条件,实验结果表明:当钛酸酯偶联剂用量为4%,反应时间为40 min,反应温度为80℃,搅拌速度为800r/min时,改性效果最好,活化指数为61.31%,最大水接触角为125.2°。与硬脂酸改性硅灰石相比,活化指数与水接触角均减小,但也达到了改性的效果。再次,采用无皂乳液聚合成功制备了PMMA/硅灰石复合粒子,在MMA与硅灰石质量比为8:10,引发剂用量为0.4%时,70℃反应2h后硅灰石包覆率可达31.57%,水接触角达130.1°,硅灰石的亲油性得到明显提高。FTIR、SEM和TG均表明PMMA通过化学键包覆在硅灰石粒子表面,且与PMMA相比,复合粒子的热分解温度从200℃提高到了260℃,热稳定性明显改善,并推出PMMA包覆硅灰石反应机理。最后,通过对比发现,当填料用量为10%时,PP/硬脂酸改性硅灰石进复合材料的冲击强度与弯曲强度最佳,分别为14.21 k J?m?2,49.25 MPa比纯PP提高105.8%和34.5%,而PP/PMMA包覆硅灰石复合材料的拉伸强度最佳为34.56 MPa,比纯PP提高10.5%左右,同样PP/PMMA复合材料的维卡软化点也是最高的,由原来的140.5℃升高到154.9℃,与PP原料相比,其热稳定性得到较大提高。由此看出,不同改性剂可以改善PP/硅灰石复合材料不同力学性能,所以在应用时应根据实际需要选择不同改性剂。SEM分析表明,硬脂酸在提高硅灰石在聚丙烯基体中的分散性上最好,PMMA包覆硅灰石与聚丙烯的相容性最好,NDZ-105效果最差;XRD分析表明加入硅灰石并没有改变聚丙烯的晶型,但却使聚丙烯微晶尺寸变小,使复合材料冲击强度增大,加入改性剂可以提高硅灰石在聚丙烯中的分散性,硬脂酸在提高硅灰石分散性方面最好。此结论与SEM及力学性能分析结果一致。另外发现,在熔融共混过程中引起了硅灰石的断裂,是PP/硅灰石复合材料性能提高不大的主要原因,如何解决硅灰石在熔融共混中的断裂问题是下一步的工作重点。