茶生物质/聚丙烯复合材料的制备与性能研究

为高值化利用茶产业剩余物资源,以废弃茶生物质(Tea biomass,TB)为填料,聚丙烯(Polypropylene,PP)为基体,采用密炼-注塑工艺制备了TB/PP复合材料,考察了茶生物质填料种类、处理方式及其添加量对复合材料结构、形态及性能的影响。实验结果显示,以茶树枝为生物质填料制备的复合材料力学性能最佳,茶梗次之,茶叶最差;茶梗填料经水煮和马来酸酐接枝聚丙烯增容处理后,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、拉伸模量及弯曲模量分别提高了23.4%、9.0%、16.9%和13.9%。SEM图片显示茶梗填料与基体界面相容性提高。随茶梗填料用量的增加,复合材料的拉伸模量、弯曲模量逐渐增大,而拉伸强度及断裂伸长率缓慢下降,吸水率增加,热性能得到改善。当TS添加量为30%(质量分数)时,复合材料的拉伸强度比PP减小7.3%,但弯曲强度、弯曲模量及拉伸模量则分别提高11%、86.1%和54.7%。浸水80h后吸水率为0.89%。     

聚硼硅氧烷与有机磷酸酯阻燃剂复配协同阻燃PC

将聚硼硅氧烷(PB)阻燃剂分别与三种有机磷酸酯(OPP)阻燃剂进行复配,并将此复合阻燃剂添加到聚碳酸酯(PC)中制备了阻燃PC材料(FR-PC)。采用极限氧指数(LOI)和锥形量热分析研究了PB对OPP/PC体系的协效阻燃作用。结果表明,在阻燃剂总量为5%(质量分数)时,添加占阻燃剂总量25%(质量分数)以上的PB可以提高OPP/PC体系的LOI。PB阻燃剂具有促进成炭的作用,可使OPP/PC复合体系在燃烧过程中释放的烟、热以及CO有不同程度的降低,燃烧过程趋于平缓,尤其使体系的烟释放量显著降低,三种OPP/PC阻燃体系的总烟释放量分别下降30%~50%,大大降低了火灾的危害性。添加适量PB能够提高OPP/PC体系的拉伸强度、弯曲强度及维卡软化点温度,并且使PC复合阻燃材料的透光率有所提高,保持了PC良好的透明性。     

聚硼硅氧烷与有机磷酸酯阻燃剂复配协同阻燃聚碳酸酯

将聚硼硅氧烷(PB)阻燃剂分别与三种有机磷酸酯(OPP)阻燃剂进行复配, 并将此复合阻燃剂添加到聚碳酸酯(PC)中制备了阻燃PC材料(FR-PC)。采用极限氧指数(LOI)和锥形量热分析研究了PB对OPP/PC体系的协同阻燃作用。结果表明: 阻燃剂总质量分数为5%时, 添加质量分数1.25%以上的PB可以提高OPP/PC体系的LOI; PB阻燃剂具有促进成炭的作用, 可使OPP/PC复合体系在燃烧过程中释放的烟、热以及CO有不同程度的降低, 燃烧过程趋于平缓, 尤其使体系的烟释放量显著降低, 三种OPP/PC阻燃体系的总烟释放量下降31.8%~51.0%, 大大降低了火灾的危害性; 添加适量PB能够提高OPP/PC体系的拉伸强度、弯曲强度及维卡软化点温度, 并且使PC复合阻燃材料的透光率有所提高, 保持了PC良好的透明性。     

稀释剂对DDM/E-51环氧树脂体系力学性能的影响

以乙二醇二缩水甘油醚(EGDGE)为活性稀释剂,4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)为固化剂,采用模具浇铸法制备了高力学性能的环氧固化物,详细研究了稀释剂含量对其拉伸、弯曲和冲击强度等力学性能的影响。结果表明,随着稀释剂含量的增加,环氧树脂的拉伸和弯曲强度及模量先增加后减小,添加40%(质量分数,下同)稀释剂时,拉伸和弯曲强度分别达到最大值96.7MPa和168.3MPa,比不添加稀释剂时提高了24.3%和19.2%;拉伸和弯曲模量也分别达到最大值1958.6MPa和3573.9MPa,比不添加稀释剂时提高77.8%和19.8%。添加20%稀释剂时,冲击强度达到最大值37.43kJ/m2,比不添加稀释剂时提高23.1%。     

新型含萘环结构固化剂的合成及其对联苯型环氧树脂的阻燃性能研究

以1,5-萘二胺和对羟基苯甲酸为原料合成了一种新型含萘环结构的固化剂(GNA),并且用核磁共振氢谱(1 H NMR)确定了物质的结构。通过垂直燃烧法(UL 94V)、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)、吸水性测试和力学性能测试对不同质量分数添加量的GNA改性联苯型环氧树脂(YX-4000)的阻燃性能、热性能、吸水性和力学性能进行了研究。实验结果表明,随着固化剂GNA含量的增加,固化物的阻燃性能得到了提升,在GNA含量达到15%(质量分数)时,阻燃级别可以达到UL-94V-0级。为了深入研究其阻燃机理,通过TGA和SEM对其燃烧残渣分析发现,固化物的表面有致密的炭层起到隔绝空气的作用,阻止燃烧进一步发生,在20%(质量分数)含量时,800℃的残炭率高达50%。另外通过吸水性和力学性能测试研究发现,与传统阻燃剂相比,固化物阻燃性提高,力学性能和吸水性能下降较小。在15%(质量分数)添加量时拉伸强度和拉伸模量为101 MPa和76GPa,弯曲强度和弯曲模量为29 MPa和26GPa,吸水率为1.626。     

高强耐热阻燃PC/ABS塑料合金研究

采用PC和ABS为主要原料,ABS接枝物为相容剂,十溴二苯醚和三氧化二锑为阻燃体系制备PC/ABS塑料合金,利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对PC/ABS塑料合金微观结构进行研究,并对力学性能、热性能和阻燃性能进行了测试.结果表明,当PC、ABS和ABS接枝物三者比例为54∶2323时,合金的拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度和热性能与电视机配件中的PPO相当,断裂伸长率为97.3%,弯曲模量为2479MPa,无缺口冲击强度为NB(冲不断),阻燃性达到V-O级,均远优于PPO,可以替代PPO.     

膨胀型阻燃剂PPM/PEPA对阻燃聚丙烯性能的影响

将季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐(PPM)和季戊四醇磷酸酯(PEPA)复配成一种新型膨胀型阻燃剂(IFR),并用于聚丙烯(PP)的阻燃。研究了该膨胀型阻燃剂的组成和用量对PP燃烧性能、力学性能和热性能等的影响,结果表明,由PPM和PEPA组成的IFR对PP具有优异的阻燃效果;PPM与PEPA质量比为3∶2,添加量为23%时,阻燃PP的氧指数为26.5%,阻燃级别达到UL94V0级;与PP相比,阻燃PP的弯曲强度提高,拉伸强度和冲击强度降低,熔点、起始分解温度降低,残炭量提高。     

苎麻布/聚丙烯复合材料的力学性能

利用聚丙烯及苎麻布作原料、马来酸酐接枝聚丙烯 (MAPP) 作界面增容剂, 采用模压工艺, 在175℃, 5、10、15及20 MPa四种压力下成型复合材料, 研究了MAPP质量分数、苎麻布质量分数及成型压力对复合材料力学性能的影响。复合材料的拉伸强度和弯曲强度在MAPP加入量为 3 %和 5 %时分别达最大值 46.72 MPa和 68. 43 MPa , 较无MAPP的复合材料的强度值分别提高 50. 95 %和 61. 81 %; 拉伸模量及弯曲模量因使用MAPP而增加, 但拉伸断裂伸长率却会下降。随着苎麻布质量分数增加, 复合材料拉伸强度、 拉伸模量、弯曲模量均逐渐增加; 苎麻布质量分数10 %、20 %的复合材料在较低的压力 (5、10 MPa) 下成型时 , 其拉伸强度和弯曲强度值相对更高, 当苎麻布质量分数超过20 %后, 成型压力对力学性能的影响无明显的规律。      

微胶囊化聚磷酸铵阻燃硅橡胶的研究

以酚醛树脂为囊材,采用物理包覆法制备了微胶囊化聚磷酸铵(MCAPP),并将MCAPP用来制备无卤阻燃的硅橡胶。研究了聚磷酸铵(APP)与MCAPP对硅橡胶阻燃性能和力学性能的影响。结果表明:随着MCAPP的添加量增加,硅橡胶的阻燃性能增加,而硅橡胶的拉伸强度下降。当100份硅橡胶中添加40份MCAPP时,硅橡胶的氧指数(LOI)为33%;与添加APP阻燃的硅橡胶相比,添加MCAPP阻燃的硅橡胶的拉伸强度提高了41.6%,而且氧指数也提高了6.5%。     

无规聚苯基硅倍半氧烷阻燃聚碳酸酯的性能

采用笔者自制的无规聚苯基硅倍半氧烷(IPPS)与聚碳酸酯(PC)通过双螺杆挤出机熔融共混,制得不同含量IPPS的PC/IPPS复合物。利用极限氧指数(LOI),垂直燃烧等级(UL-94)和锥形量热仪对PC/IPPS复合物的燃烧性能进行了表征;通过拉伸强度、弯曲强度及弯曲模量对PC/IPPS复合物的力学性能进行了表征;通过热失重分析了IPPS对PC热性能的影响。实验表明,当添加质量分数8%的IPPS时,可以使PC的极限氧指数(LOI)从26%提高到35.5%,UL-94(1.6mm)燃烧级别从无级别提高到V-0;热释放速率峰值(PHRR)从570.8 kW/m2降到267.3 kW/m2。燃烧后的炭层表面被白色的二氧化硅覆盖,很好地阻隔辐射热和氧向基材的传递。IPPS使得PC的力学性能有轻微的下降,不改变PC的降解路径。     

Mechanical properties and flame-retardant of PP/MRP/Mg(OH)2/Al(OH)3 composites

The flame retardant and mechanical properties of polypropylene (PP) composites filled with microencapsulated red phosphorus (MRP) and magnesium hydrate (Mg(OH)₂)/aluminum hydrate (Al(OH)₃) were measured. It was found that the synergistic effects between the MRP and Mg(OH)₂/Al(OH)₃ on the flame retardant and tensile properties of the composites were significant. The limit oxygen index and smoke density rank of the composites increased nonlinearly while the horizontal combustibility rate decreased nonlinearly with increasing the MRP weight fraction. The Young modulus and the tensile elongation at break increased while the tensile yield strength and tensile fracture strength decreased slightly with increasing the MRP weight fraction. Both the V-notched Izod and Charpy impact strength increased with increasing the MRP weight fraction. Moreover, the tensile yield strength of the composites estimated using an equation published previously was roughly close to the measured data.     

化学处理和吸湿水对剑麻纤维及其与树脂界面性能的影响

使用KMnO₄、NaOH、阻燃剂、硅烷对剑麻纤维进行表面处理。采用单丝拉伸和微脱粘方法分别测试了剑麻纤维的拉伸性能及其与改性丙烯酸酯、环氧树脂的界面性能,考察了吸湿水对剑麻纤维表面形貌、拉伸性能及其与树脂界面粘结的影响,分析了相应的破坏模式。结果表明,经过表面化学处理后剑麻纤维的拉伸强度和模量均有不同程度的下降,其中经KMnO₄和硅烷处理后,纤维拉伸强度下降了44%,经NaOH处理后其拉伸强度降低了27%,阻燃剂处理对剑麻性能的影响不明显。表面化学处理还会降低剑麻纤维与改性丙烯酸酯的界面粘结强度,其下降的幅度与纤维拉伸强度下降程度不一致,阻燃剂处理的剑麻/改性丙烯酸酯的界面强度最低,仅为2.0 MPa,较未处理剑麻纤维复合体系下降了80%。经硅烷处理后,剑麻纤维的吸水率下降,吸水后其拉伸性能保留率高于未处理剑麻纤维。湿态条件下未处理剑麻纤维与环氧树脂的界面强度为6.6 MPa,高于硅烷处理剑麻/环氧树脂的界面强度,其断口形貌表明硅烷处理可导致微纤之间的弱粘结,从而降低了剑麻纤维自身及其与树脂的界面性能。     

水菱镁石-Mg(OH)_2协同聚乙烯阻燃复合材料的性能与分解行为

以水菱镁石(HM)和Mg(OH)_2为阻燃剂,利用双螺杆挤出机制备了一系列HM-Mg(OH)_2协同聚乙烯(PE)阻燃复合材料。采用垂直燃烧仪、极限氧指数仪、锥形量热仪和拉伸性能测试仪分别测试了HMMg(OH)_2协同PE阻燃复合材料的阻燃性能和拉伸性能,采用热重分析仪研究了HM-Mg(OH)_2协同PE阻燃复合材料的热分解行为。结果表明,HM与Mg(OH)_2以适当比例复配作为阻燃剂能在更宽的燃烧温度范围内发生分解,起到更好的阻燃效果,在极限氧指数和拉伸强度不变的前提下,HM-Mg(OH)_2协同PE阻燃复合材料的成本大幅下降。两种阻燃剂协同可以减少复合材料点燃初期的无效甚至负面分解,保留了HM分解产物对PE基体高温下分解的抑制作用,同时还可以在燃烧区域表面形成较为稳定和不易破坏的鳞片状保护层,加之复合阻燃剂总体更高的总分解释放率,多种因素共同作用,使复合材料的阻燃效果提高。当HM和Mg(OH)_2以质量比1∶2协同且用量达到复合材料总质量的60wt%时,HM-Mg(OH)_2协同PE阻燃复合材料的极限氧指数为28%,垂直燃烧级别达到UL-94V-0级,拉伸强度达到28.8 MPa。     

微胶囊红磷阻燃木塑复合材料的性能研究

目的制备微胶囊红磷阻燃木塑复合材料,研究微胶囊红磷添加量对其力学性能、耐热性能和阻燃性能的影响,并扩大其应用范围。方法以微胶囊红磷为阻燃剂,将其添加到低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯和木粉三元复合体系中,采用二次挤出造粒和注射成型法制备阻燃试样。研究材料的力学性能、耐热性能、应力破坏行为,确定材料的阻燃级别。结果与未添加微胶囊红磷的木塑材料相比,当微胶囊红磷添加量(质量分数)达到10%时,材料的冲击强度由17.4 kJ/m2提高到19.0 kJ/m2,抗拉强度由19.53 MPa提高到21.7 MPa,断裂伸长率提高了58.7%,初始分解温度提高了73.17℃,阻燃达到V-0级,氧指数达到28.7%。结论随着微胶囊红磷含量的增加,木塑复合材料的冲击强度、抗拉强度和断裂伸长率变大,初始分解温度提高,阻燃耐热性能变好;材料阻燃剂的添加量低,综合性能优良,在包装、建筑、家具等领域具有广泛应用前景。     

阻燃聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备及性能研究

通过熔融挤出法制备出了膨胀阻燃剂/聚丙烯/有机蒙脱土(IFR/PP/OMMT)阻燃纳米复合材料,XRD分析表明,蒙脱土的层间距扩大,复合材料进入其层闻,形成了纳米复合材料;结果表明,当复合材料中IFR含量为25%时,加入4%的OMMT体系的缺口冲击强度为7.8kJ/m2,拉伸强度为25.3MPa,弯曲模量为1520MPa,极限氧指数(LOI)提高到26,而耐热性也得到提高,复合材料的综合性能最好;通过对膨胀炭层的SEM分析表明,OMMT可以使炭层更加紧密,阻燃性能进一步提高.     

疏水阻燃微胶囊的制备及其在牛皮纸中的应用

目的为改善聚磷酸铵的阻燃性及热稳定性,降低其对纸材物理性能的影响,制备一种疏水阻燃微胶囊。方法以聚磷酸铵、季戊四醇、铜改性4A分子筛为芯材,以海藻酸钠和氯化钙为原料制备壁材,在外壳包覆SiO₂微粒,并制备阻燃牛皮纸。采用极限氧指数（LOI）测试、垂直燃烧测试（VBT）、烟密度测试（SDT）、微型量热仪（MCC）和热重分析（TG）表征阻燃纸的阻燃性和热稳定性,采用场发射扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）表征疏水阻燃微胶囊的微观形貌,用傅里叶变换红外光谱（FTIR）表征试样的官能团特征,并根据国标测定纸张试样的抗张强度和撕裂度。结果涂布疏水阻燃微胶囊的牛皮纸试样的极限氧指数达到了36.3%,与空白组相比,烟释放总量、热释放速率峰值和热释放总量分别降低了42.44%、52.4%、36.1%,抗张强度和撕裂度分别提高了8.2%、177.1%,疏水阻燃微胶囊的表面形貌特征、元素分析结果以及红外光谱分析结果可表明,阻燃剂被成功包覆,并且SiO2微粒成功沉积在微胶囊壁材的表面。结论疏水阻燃微胶囊能有效改善阻燃剂的阻燃性、抑烟性和热稳定性,提高了基材的力学强度,降低了微胶囊的...     

玻璃纤维增强阻燃PC／ABS合金性能的研究

研究玻璃纤维增强PC／ABS合金在未加相容剂和分别加入相容剂ABS-g-MAH和AS-g-MAH的力学性能。结果表明，加入相容剂之后合金的拉伸强度和弯曲强度均得到提高，其中AS-g-MAH的增容效果更好。选用符合RoHS标准的卤锑系阻燃剂改性PC／ABS合金，发现合金的阻燃性能在达到UL94V-0级时力学性能略有下降。采用SEM图片观察PC／ABS合金加相容剂以及加纤前后的微观结构，发现微观形貌特征和力学试验结果完全相符。