PHBV/CSH晶须复合材料的制备、表征及3D打印性能

分别制备了半水硫酸钙(CSH)晶须和聚羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)/CSH晶须复合材料,并研究了CSH晶须用量对PHBV/CSH晶须复合材料流变性能、结晶性能、力学性能和表面形貌的影响。结果表明:通过水热-盐溶液法制备的CSH是典型的α型晶须,其长度为10~15μm,宽度为1~2μm,是聚合物增强的理想材料;PHBV/CSH晶须复合材料的表观黏度分别随着温度和剪切速率的提高而逐渐下降;CSH晶须使PHBV/CSH晶须复合材料的结晶温度和结晶度明显提高,但其熔融温度有所下降。此外,CSH晶须显著改善了3D打印PHBV/CSH晶须复合支架的压缩性能,在CSH晶须用量为20%时,其压缩强度提高了3倍,增强效果显著;SEM结果显示,PHBV/CSH晶须复合材料表面随着CSH晶须用量的增加逐渐变粗糙。     

PLA/半水硫酸钙复合材料结晶性能和流变性能研究

采用共混法制备了聚乳酸/半水硫酸钙(PLA/CSH)复合材料,研究了CSH用量对PLA/CSH复合材料结晶性能和流变性能的影响。结果表明:CSH对PLA基体具有明显的异相成核作用,提高了PLA的熔融温度;PLA/CSH复合材料的表观黏度(η_a)随着剪切速率和温度的提高逐渐降低,随着CSH用量的增加先提高后降低;共混体系的非牛顿指数(n)随着温度的提高而增大,随着CSH用量的增加先增大后减小;复合材料熔体的黏流活化能(ΔE_η)随着剪切速率的提高而降低,随着CSH用量的增加先降低后提高。     

细菌纤维素增强改性聚碳酸亚丙酯复合材料的制备及性能

将细菌纤维素(BC)作为增强材料加入聚碳酸亚丙酯(PPC)基体中,采用溶液浇铸法制备了PPC/BC复合薄膜材料,研究了BC用量对PPC拉伸性能、热稳定性能及降解性能的影响。结果表明:随着BC用量的增加,PPC/BC复合薄膜的拉伸强度和热稳定性能明显提高,降解速率减慢。     

MCC对PLA/PPC复合材料力学性能与热稳定性的影响

以微晶纤维素(MCC)作为改性剂,马来酸酐接枝聚乳酸(PLA g MAH)为界面相容剂,聚乳酸(PLA)、聚碳酸亚丙酯(PPC)为基体,通过熔融共混法制得PLA/PPC/MCC三元复合材料。采用控温拉伸、动态热分析、扫描电子显微镜以及热失重分析等方法研究了MCC对PLA/PPC的力学性能和热稳定性。结果表明,PLA/PPC/MCC三元复合材料的拉伸强度提高了12.7 %,玻璃化转变温度（Tg）提高了9.8 ℃;PLA g MAH的加入可以改善PLA/PPC/MCC三元复合材料的界面性质,从而提高力学性能和热稳定性;当PLA g MAH的添加量为5 %（质量分数,下同）时,三元复合材料在常温下的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了53.7 %、43.1 %和18.5 %;在60 ℃下三元复合材料的断裂强度提高了80 %;热降解温度以及最大失重温度与PLA/PPC相比分别提高了25.31 ℃和61.83 ℃。     

羟丙甲纤维素增韧聚乳酸复合材料的制备及性能研究

选用羟丙甲纤维素（HMC）对聚乳酸（PLA）进行增韧改性,采用共混法制备了PLA/HMC复合材料,并对其流变性能、力学性能和结晶性能进行了系统分析。结果表明,PLA/HMC复合材料的表观黏度随剪切速率、温度和HMC含量的增加呈现逐渐下降的趋势;HMC在PLA基体中能够均匀分散,且PLA与HMC之间具有较好的相容性;PLA/HMC复合材料的断裂伸长率和冲击强度均在HMC含量为10 %（质量分数,下同）时达到最大值,HMC对PLA起到了增韧的效果;而PLA/HMC复合材料的拉伸强度则随着HMC含量的增加而逐渐下降;HMC降低了PLA/HMC复合材料的结晶性能,复合材料的熔点和结晶度均随着HMC含量的增加而逐渐下降。     

P34 HB/木粉生物复合材料降解过程中结构与性能的变化

以毛白杨木粉(WF)和聚(3-羟基丁酸酯-co- 4-羟基丁酸酯)(P34HB)为原料,采用共混热压法制备P34HB/木粉生物复合材料。利用电子扫描显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)、热重(TG)分析、力学试验机等研究了生物复合材料自然降解过程中的结构、力学性能及热稳定性的变化。结果表明：复合材料降解前期主要是P34HB基体的降解,其后木粉纤维开始降解,降解过后的P34HB基体呈现蜂窝状。复合材料的质量损失随着时间的增加呈现上升趋势,降解100天后复合材料的质量下降了34.43%。TG和DSC进一步表明复合材料最开始降解的主要是P34HB基体,后期开始伴随有木粉纤维的降解。复合材料的弯曲强度和杨氏模量随降解时间的增加呈下降趋势,降解前10天弯曲强度和杨氏模量下降较快,分别从24.67和2 768.25 MPa下降到16.72和1 339.34 MPa,下降率为32.23%和51.62%,随后下降速率减慢,降解80天后复合材料的弯曲强度和杨氏模量达到6.74和469.43 MPa,分别下降了72.68%和83.04%,之后趋于平衡。     

α-CSH增强PP复合材料力学性能研究

以α-半水硫酸钙晶须(α-CSH)为增强材料,采用熔融共混的方法制备了α-CSH增强聚丙烯(PP)复合材料,并研究了α-CSH的添加对PP/α-CSH复合材料结晶性能和力学性能的影响。结果表明:α-CSH的添加对复合材料的结晶性能影响不大,α-CSH和PP均保持了其原有的结晶性能;随着α-CSH用量的增加,PP/α-CSH复合材料的断裂强度和屈服强度均明显改善,但当α-CSH用量超过0.5份时,复合材料的断裂强度和屈服强度则出现下降的趋势;另外,随着α-CSH用量的增加,PP/α-CSH复合材料的断裂伸长率和断裂功均不断下降。     

不同种类短纤维对天然橡胶/丁苯橡胶复合材料性能的影响

分别以尼龙66短纤维、芳纶短纤维及聚酯短纤维作为增强剂,天然橡胶（NR）和丁苯橡胶（SBR）作为基体制备了短纤维增强NR/SBR（短纤维/NR/SBR）复合材料,采用正交实验方法研究了短纤维种类、长度及用量对短纤维/NR/SBR复合材料的拉伸性能、硬度、撕裂强度的影响。结果表明,经过浸渍处理后的尼龙66短纤维与NR/SBR基体之间的结合最为紧密;浸渍处理后的尼龙66短纤维可以有效提高NR/SBR复合材料的拉伸强度,在一定范围内,随着短纤维长度和用量的增加,短纤维/NR/SBR复合材料的拉伸强度有所提高;短纤维的加入提高了NR/SBR复合材料的撕裂强度和硬度,但扯断伸长率则有所下降。     

PPC/纳米羟基磷灰石复合材料的制备及其性能研究

采用共混的方法制备了聚碳酸亚丙酯(PPC)/羟基磷灰石(HAP)复合材料,研究了HAP用量对于PPC/HAP复合材料断面形貌、力学性能、接触角和流变性能的影响。断面形貌分析结果表明,纯PPC材料属于韧性断裂,随着HAP用量的增加,PPC/HAP复合材料逐渐转变为脆性断裂;HAP在PPC基体中能够均匀分散,二者具有良好的界面相容性。力学性能测试结果表明,PPC/HAP复合材料的断裂强度和冲击强度随着HAP用量的增加逐渐提高,而断裂伸长率随着HAP用量的增加逐渐降低。PPC/HAP复合材料具有良好的亲水性,且亲水性与HAP的用量成正比。流变测试结果表明,PPC/HAP复合材料的表观黏度具有温度和剪切速率敏感性,且复合材料的表观黏度随着HAP用量的增加先提高后降低。     

硫酸钙晶须短玻纤协同增强尼龙6复合材料的力学性能

以尼龙6为基体树脂,硫酸钙晶须和短玻纤为增强材料制备了硫酸钙晶须/短玻纤/尼龙6复合材料,研究了不同晶须含量对复合材料力学性能的影响。结果显示,晶须含量不超过10%时,晶须与短玻纤对尼龙6有协同增强作用,拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量分别提高了8.7%、7.5%和8%;经过表面处理的晶须增强效果好于未经表面处理晶须;采用侧向加入增强材料方式制备的复合材料力学性能远优于主料口加入方式。     

Fabrication and characterization of biodegradable poly(propylene carbonate)/wood flour composites

Wood flour reinforced poly(propylene carbonate) (PPC) composites were prepared by melt blending followed by compression molding. The effects of reinforcement on the morphology, static and dynamic mechanical properties, and thermal properties of PPC/wood flour composites were investigated. In terms of mechanical properties, wood flour had the significant effect of improving tensile strength and stiffness. Scanning electron microscopic examination revealed good dispersion of wood flour (especially at lower content) in the PPC matrix. Moreover, experimental results indicated that the wood flour addition led to an obvious improvement in the thermal stability of the composites. This paper demonstrates that the incorporation of low‐cost and biodegradable wood flour into PPC provides a practical way to produce completely biodegradable and cost‐competitive composites with good mechanical properties. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 99: 782–787, 2006     

可降解聚碳酸亚丙酯复合材料的性能

通过聚碳酸亚丙酯(PPC)与聚乳酸(PLA)的共混,提高PPC的热性能、力学性能、生物降解性。利用扫描电子显微镜(SEM)、多晶X衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)、热重分析(TG)、拉伸力学实验研究了复合材料的性能。实验结果表明,聚合物之间没有发生化学反应,共混物为部分相容的体系;复合材料的玻璃化转变温度最高比PPC提高30℃,分解温度Td5%最多比PPC提高42℃,Td50%最多比PPC提高67℃;PLA的加入使复合材料的降解性能优于PPC,40d降解后复合材料最大失重率为33.37%,是PPC的9倍;PPC-PLA复合材料有良好的成膜性,制备的薄膜透明均匀,复合薄膜材料拉伸强度为36～58MPa,杨氏模量最大为2943MPa。     

造纸黑液干粉用量对PVC/CPE热塑性弹性体性能的影响

以造纸黑液经硫酸中和处理脱水后的黑液干粉为填料,采用熔融共混法制备了聚氯乙烯(PVC)/氯化聚乙烯(CPE)/黑液干粉热塑性弹性体复合材料。利用FTIR和TGA测试了黑液干粉的结构和热性能;利用微控电子万能试验机、TGA研究了黑液干粉含量对弹性体复合材料的力学性能、热降解性能和老化性能的影响。结果表明:黑液干粉中木质素等有机物含量为33%;添加黑液干粉能改善PVC/CPE弹性体复合材料的力学性能,当黑液干粉含量为30phr时,拉伸强度保持不变,断裂伸长率提高了8%,撕裂强度提高了5%;采用硬脂酸处理的黑液干粉,其用量为30phr时,复合材料综合性能较佳,其拉伸强度提高了7%,断裂伸长率提高了12%,撕裂强度提高了18%;黑液干粉含量30phr时,PVC/CPE弹性体复合材料热降解温度提高了5℃;添加黑液干粉的复合材料,在热氧老化后拉伸强度和邵尔A型硬度增加,断裂伸长率稍有下降。     

聚碳酸亚丙酯/壳聚糖熔融共混改性研究

采用熔融共混法将聚碳酸亚丙酯(PPC)与壳聚糖(CS)共混改性,研究了CS含量对PPC/CS共混物相容性、玻璃化转变温度(Tg)、热失重温度和拉伸性能的影响,并探讨了CS改性PPC的作用机理。结果表明:PPC与CS的共混属于简单物理共混,CS对PPC的Tg影响不大,但可显著提高PPC基体的耐热性能,扩大复合材料的加工温度范围。同纯PPC相比,PPC/CS共混物的TGA曲线向高温区偏移,共混物的5%分解温度(T-5%)较PPC提高了51⁵9℃,其50%分解温度(T-50%)提高了1259℃,其50%分解温度(T-50%)提高了12²1℃;另外,共混物的TGA曲线只存在一个高温区的失重台阶,这是由于CS的引入抑制了PPC在低温区的解拉链式降解,因而只有高温区的无规降解发生。此外,随着CS含量的增加,PPC/CS共混物的拉伸强度不断增大,当CS含量增至20%时,材料的拉伸强度由纯PPC的4.7 MPa上升至12.5 MPa。     

聚苯醚/聚苯乙烯/纳米二氧化硅复合材料的制备及其结构与性能

通过熔融共混法制备了聚苯醚(PPE)/聚苯乙烯(PS)/纳米二氧化硅(SiO2)复合材料,并采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、力学性能测试及Hakke流变仪等研究了复合材料的结构与性能。结果表明,纳米SiO2均匀分散在PPE/PS基体中,粒径随着SiO2含量的增加而增大;随着纳米SiO2含量的增加,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和缺口冲击强度呈现先增大后降低的趋势,弯曲强度和玻璃化转变温度逐渐增大,蠕变量则逐渐降低。     

改性TPS对PPC基复合材料流变、微观形貌和力学性能的影响

分别以无水醋酸锌（ZA）和酒石酸（TA）作为热塑性淀粉（TPS）的改性剂,通过熔融共混法制备了改性TPS及聚甲基乙撑碳酸酯（PPC）/改性TPS复合材料,并采用旋转流变仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、热重分析仪、差示扫描量热仪等分析表征了改性TPS对复合材料流变行为、微观形貌和力学性能的影响。结果表明,与ZA相比,TA更能促进TPS在PPC基体相中分散,较低含量TA改性TPS（TPS-TA）的加入使复合材料的力学性能提高;添加10 %（质量分数,下同）TPS-TA的复合材料综合性能最佳,其拉伸强度比纯PPC提高了2.41 MPa、5 %质量损失温度（T_{5 %}）提高了31.7 ℃ 。     

Biodegradable PPC/(PVA-TPU) ternary blend blown films with enhanced mechanical properties

Biodegradable films of poly(propylene carbonate)/poly(vinyl alcohol)-thermoplastic polyurethane [PPC/(PVA-TPU)] ternary blends were successfully prepared by melting blending method. The mechanical properties of poly(propylene carbonate) blown film were greatly improved by blending PPC with PVA-TPU. In order to afford the melt processing of PVA, the PVA-TPU binary blend was firstly prepared using thermoplastic polyurethane as a polymeric plasticizer. The rheological behavior, mechanical properties and morphology of these blends were studied. Considering its melt viscosity and thermally processing temperature, the PVA-50%TPU, as a modifier, was blended with PPC to prepare PPC/(PVA-TPU) ternary blend. SEM observation revealed a basic one-phase morphological structure with very good interfacial adhesion between the extremely blurred PPC and PVA-TPU two components. Meanwhile, the miscibility of the ternary components was verified by only one glass-transition temperature obtained from DMA tests. The tensile strength and tear strength of PPC/(PVA-TPU) blown films were determined at different temperatures. The results demonstrate that the mechanical properties of PPC/(PVA-TPU) films were enhanced dramatically at low temperature when compared with neat PPC. At room temperature, PPC/30 %(PVA-50%TPU) blown film exhibited a tensile strength of 26 MPa, and an elongation at break of 484.0 %. Its tear strength in the take-up direction is 124.1 kN/m, and the one in machine direction is 141.9 kN/m. At a low temperature of 0 °C, PPC/30 %(PVA-50%TPU) exhibited a tensile strength of 40.7 MPa and tear strength of 107 kN/m, which are 153 % and 142 % of those of neat PPC respectively. The blending of PPC with the PVA plasticized with TPU provides a practical way to extend the application of the new biodegradable polymer of PPC in the area of blown films.     

改性碳纳米管增强热塑性聚氨酯复合材料的性能研究

以碳纳米管（CNTs）和热塑性聚氨酯（TPU）为原料,通过硫酸（H₂SO₄）/硝酸（HNO₃）混合溶液处理碳纳米管颗粒表面以达到改性的效果,使用改性过后的碳纳米管熔融共混制备出TPU/CNTs复合材料。研究了不同含量的CNTs对TPU基体的流变、力学、耐磨性以及热性能的影响。结果表明, 改性过后的CNTs在TPU基体中形成了良好的分散性和相容性;TPU/CNTs复合材料在高频剪切下保留了复合材料的加工流动性,并且复合材料的拉伸强度以及耐磨性相较于TPU有明显的增强,其中在改性碳纳米管含量较低时,复合材料的力学性能改善较为明显;改性CNTs的加入提高了TPU基体的熔融温度和结晶度;改性CNTs的加入提高了复合材料的热降解温度,提高了TPU基体的热稳定性。