微型注塑对聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯共混物的形貌结晶和力学性能的影响

以聚丁二酸丁二醇酯(PBS)为分散相,聚乳酸(PLA)为基体树脂制备了PLA/PBS共混物,实现其微型注塑。结合流变行为和ANSYS Polyflow计算机模拟研究了微型注塑条件(包括熔体温度和注射速率)对PLA/PBS共混物结构和性能的影响。结果表明,微型注塑过程中强的剪切和拉伸应力场实现了PBS在PLA基体中的原位成纤,微型注塑条件对PBS分散相纤维形貌、基体树脂PLA结晶行为以及共混物力学性能有重要影响。发现提高熔体温度有利于增强壁面滑移效应,降低浇口区域的负拉伸作用,改善熔体流场的稳定性,从而有利于分散相PBS的原位成纤,然而过高的注射速率会因强负拉伸作用而破坏纤维结构,不利于PBS的原位成纤和共混物力学性能的改善。PBS原位成纤及其诱导PLA形成的取向结晶结构有利于共混物力学性能的改善。     

热拉伸比对PET/ PE 原位微纤化复合材料形态和拉伸性能的影响

采用熔融挤出2热拉伸2淬冷方法制备了聚对苯二甲酸乙二醇酯( PET) / 聚乙烯( PE) 原位微纤化复合材料。固定体系组成( PET/ PE 为15/ 85), 热拉伸比增加, PET 粒子相继从球状转变成椭球状、棒状和纤维状; 除了最小粒径保持基本不变外, 最大和平均粒径均逐渐减小。微纤化复合材料在PE 的加工温度下成型时, 纤维能够良好地保持在体系中, 但在PET 的加工温度下成型时, 纤维重新熔融, 形成球状粒子。复合材料的拉伸模量和拉伸强度随拉伸比增加显著增加, 表明微纤化对材料具有良好的增强效果; 而断裂伸长率随热拉伸比增加剧烈下降, 产生明显的韧-脆转变。比基本断裂功( we ) 先随热拉伸比( HSR) 增加而增加, 热拉伸比为19117 左右时达到最大值, 继续增加热拉伸比, we 降低。      

纳米纤维素/聚丁二酸丁二醇酯母粒改性聚乳酸的结晶与力学性能研究

以聚乳酸(PLA)为基体,聚丁二酸丁二醇酯(PBS)为增韧相,纳米纤维素(CNF)为增强相,采用不同的挤出温度,利用双螺杆挤出机熔融共混制备出一系列CNF/PBS母粒改性PLA复合材料。采用扫描电子显微镜、广角X射线衍射仪、差示扫描量热仪、偏光显微镜和万能试验机以及悬臂梁冲击试验机对复合材料的结晶和力学性能进行测试。结果表明:CNF可以起到异相成核的作用,但含量过多易引起团聚;与纯PLA相比,当CNF/PBS复合母粒的添加量为20%时,低温挤出的复合材料的结晶度、冲击强度分别提高了10.66%和141.51%,拉伸强度仅下降14.86%;当CNF/PBS母粒的添加为20%时,低温挤出的PLA基复合材料的结晶度、拉伸强度和冲击强度分别较高温下挤出的复合材料提高了11.61%、3.82%和16.37%。     

原纤化Lyocell纤维/聚乳酸复合材料的结构与性能

采用均质分散法制备原纤化Lyocell纤维,探讨了不同初始纤维长度对Lyocell纤维原纤化程度的影响,在此基础上,进一步通过熔融共混和注塑成型制备原纤化Lyocell/聚乳酸(PLA)复合材料,探讨了初始纤维长度对原纤化Lyocell/PLA复合材料结构与性能的影响。结果表明,相同处理条件下,纤维初始长度越长,Lyocell纤维原纤化程度越低。Lyocell纤维原纤化能改善纤维与基体的界面结合,从而进一步提高复合材料的力学性能。初始纤维长度对原纤化Lyocell/PLA复合材料的拉伸性能无显著影响,而初始长度为4 mm的原纤化Lyocell/PLA复合材料的缺口冲击强度最大,比未原纤化复合材料提高19.0%。此外,Lyocell原纤化后还可进一步提高复合材料的维卡软化温度,当纤维初始长度为10 mm时,原纤化Lyocell/PLA复合材料的维卡软化温度最高,达到161.4℃。     

聚砜类原位复合材料微纤结构的形成

合成了二种液晶性共聚酯Bp-LCP和BPM-LCP,将低分子量和高分子量的共聚酯以不同的配比分别与聚砜类共混制备原位复合材料.探讨了液晶共聚酯的分子结构、分子量和组分含量对原位复合材料微纤形成的影响,以及剪切力和拉伸力对微纤结构的作用,讨论了各种因素在形成微纤中的相互牵制的关系,并提出相容性与微纤关系的初步观点.研究获得,分子量高的Bp-LCP当含量较多时,在聚砜类中能形成显着的微纤结构.     

不同加工方法对乙烯-辛烯共聚物/聚乳酸共混物相结构与性能的影响

采用普通共混方法及原位微纤技术制备了乙烯-辛烯共聚物(POE)/聚乳酸(PLA)共混物,通过扫描电镜、力学性能测试和动态流变性能测试对材料形貌及性能进行表征。结果表明,对于POE/PLA普通共混物,PLA以球形颗粒分布在POE基体中,材料的拉伸应力-应变曲线无明显的屈服行为,PLA质量分数为20%时,材料拉伸强度为6.6 MPa; PLA的加入提高了材料的储能模量(G′)和损耗模量(G″)。对于POE/PLA微纤共混物,PLA在POE中形成了PLA微纤,当微纤的质量分数为10%时,材料的拉伸应力应变呈现双屈服行为,随微纤含量增加双屈服行为更明显。POE-20试样在应变为23%发生第1次屈服,在应变为240%发生第2次屈服,材料拉伸强度为8.8 MPa,其拉伸强度比相同PLA含量的普通共混物高33.3%,G′在低频区出现1个平台。     

聚对苯二甲酸乙二醇酯/锡氟磷酸盐玻璃复合材料原位成纤对聚丙烯的增强效果

采用低玻璃化转变温度的锡氟磷酸盐玻璃(Pglass)改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),制备低黏度高模量的PET基复合材料(PET/Pglass);以PET/Pglass或PET为成纤相,聚丙烯为基体,利用实验室自主设计的多级拉伸挤出装置,制得原位成纤增强聚丙烯复合材料,并研究成纤相形态及其对复合材料力学性能的影响。结果表明,与PET相比,PET/Pglass在多级拉伸挤出过程中原位成纤更容易,纤维长径比更大,分散更均匀,从而进一步提高聚丙烯的拉伸强度和模量,而且能保持聚丙烯较高的断裂伸长率,表明具有低黏高模的PET/Pglass对聚丙烯的原位成纤增强效果更显著。     

干法酯化淀粉/聚乳酸复合材料——混合比例对性能的影响

采用干法马来酸酐酯化玉米淀粉和聚乳酸(PLA)进行熔融共混制备可降解复合材料。采用X射线衍射、热重分析和扫描电镜对复合材料的结晶结构、热分解特征和断面形貌进行了表征,从而研究酯化淀粉/PLA混合比例对相容性的影响。并对复合材料的力学性能、吸水率以及流变性能进行了测试。实验结果表明,随着酯化淀粉/PLA比例减小,复合材料中两相的相互依赖性增大,拉伸强度和弯曲强度增大,断裂伸长率和吸水率降低。流变性能测试结果表明,随着酯化淀粉比例增多,复合材料的储能模量增大,复数黏度降低。     

乳液共混法制备微纤化纤维素/聚乳酸生物复合材料及性能

为了提高聚乳酸(PLA)的韧性和刚性,扩大应用范围,分别以PLA为基体,微纤化纤维素(MFC)为增强材料,通过乳液共混法制备出MFC/PLA生物复合材料。采用扫描电镜、偏光显微镜和万能电子试验机等研究了复合材料的断面形貌、球晶形态和力学性能等。结果表明,通过乳液共混法可将MFC均匀分散在PLA基体中制备MFC/PLA生物复合材料;适量MFC可显著细化PLA的球晶尺寸,提高PLA的力学性能。当MFC质量分数为0.6%时,复合材料的拉伸强度、弹性模量、弯曲强度和缺口冲击强度分别较纯PLA提高了15.6%、21.1%、30.6%和53.6%。     

聚丙烯/热致液晶聚合物/玻璃纤维混杂复合材料Ⅰ: 液晶聚合物组分的预成纤及对混杂复合材料形态的控制

考察了熔融挤出后施加的牵伸比和增容剂对聚丙烯 (PP)/热致液晶聚合物(TLCP) 原位复合材料中TLCP分散相形貌的影响。结果表明,复合材料中的TLCP相随着牵伸比的增大逐渐形成良好的微纤结构,TLCP微纤的长径比随牵伸比增大而增大;当体系中加入增容剂PP-g-MAH后,体系中TLCP在较小的牵伸速率下即可形成长径比很大的微纤结构。将上述所得原位复合材料与玻纤在 200℃(低于TLCP熔融温度) 下熔融挤出制得玻纤和液晶聚合物微纤混杂增强的材料。实验证明,在此加工温度下液晶聚合物形态得到较好保持,注射样品中不存在原位复合材料中典型的"皮-芯"形貌。同时,增容剂PP-g-MAH还明显改善了玻纤与基体之间的界面粘结。      

β-环糊精对长支链化聚乳酸复合材料发泡质量及力学性能的影响

以苯乙烯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物(ADR)为扩链剂对聚乳酸(PLA)进行长支链化,利用液相凝胶色谱测试仪(GPC)、示差扫描量热分析(DSC)等研究了ADR用量对PLA综合性能的影响,同时探讨了β-环糊精(BC)对长支链化PLA发泡复合材料发泡质量及力学性能的影响。结果表明:添加0.5%(质量分数,下同)的ADR使改性PLA的重均分子质量从2.2×10~5g/mol增加到2.61×10~5g/mol,改性后PLA的相对分子质量分布最高达到4.23,熔体黏度也明显提高。当在长支链化PLA中添加BC进行发泡时,发现添加5%的BC能得到理想的改性PLA复合材料泡孔结构,其泡孔平均直径达到28.8μm;当BC含量为3%时,与纯PLA发泡材料相比,发泡长支链化PLA/BC复合材料的弯曲、拉伸和冲击强度分别增加了9.1%、14.3%、52.3%。     

亚麻落麻纤维增强可降解复合材料的拉伸强度预测

采用非织造结合热压成型工艺制备了亚麻落麻纤维增强聚乳酸(PLA)基可降解复合材料(亚麻落麻/PLA),研究了纤维体积分数对材料拉伸强度的影响,并利用 Kelly-Tyson拉伸强度预测模型及相关修正理论,提出了非连续植物纤维增强可降解复合材料(D-NFRBC)强度预测模型,该模型考虑了纤维长度、取向角、直径、强度概率分布及材料界面剪切强度与材料中纤维临界长度、纤维极限拉伸强度三者间制约关系对复合材料强度的影响。结果表明;亚麻落麻/PLA拉伸强度在纤维体积分数为39.6%时达到最大,应用本文建立的强度预测模型所得亚麻落麻/PLA拉伸强度预测值与实验值吻合良好。     

聚乳酸木塑复合材料增韧研究进展

聚乳酸(PLA)和木粉复合而成的PLA木塑复合材料,能有效解决PLA性脆、韧性差的问题,得到韧性较好的可降解复合材料。通过添加相容剂或偶联剂提高复合材料界面相容性,同时研究木粉组分、含量、粒径,得到PLA木塑复合材料增韧改性的成果,并分析研究了改性后复合材料的结晶性能,最后展望了PLA木塑复合材料的发展前景。     

预拉伸对聚丁二酸丁二醇酯/碳纳米管复合材料结晶行为及力学性能影响

以熔融共混法制备了碳纳米管(CNTs)增强的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)复合材料,研究了预拉伸对PBS/CNTs复合材料结晶行为及力学性能的影响。CNTs的加入在复合材料中起到了异相成核作用,促进了PBS的结晶,提高了复合材料的力学性能。单轴预拉伸使CNTs与PBS分子链的有序程度同时增加,有序排列的CNTs进一步增加了PBS晶体的取向度,预拉伸与CNTs对复合材料的增强实现了协同作用。然而,加入CNTs以及在不同温度、不同拉伸应变下的预拉伸均未导致PBS晶体结构发生转变。经在60℃预拉伸500%的PBS/CNTs (质量分数5%)复合材料,其拉伸强度达到286.1 MPa、弹性模量达2.9 GPa,实现了对PBS的增强。     

PET-MFIAA/ PP原位成纤复合材料的形态结构及力学性能

用钉挂预埋多功能界面活化剂(MFIAA)的PET(PET-MFIAA)与PP共混 - 挤出 - 拉伸,制备了PET-MFIAA/PP原位成纤复合材料,采用扫描电镜、偏光显微镜观察和力学性能测定的方法,研究了PET-MFIAA/PP的PET微纤形态、试样断面形态及力学性能,并与PET/PP、MFIAA/PET/PP两种原位成纤复合材料进行对比。结果表明: PET-MFIAA/PP PET微纤与PP基体间具有强的相互作用,PET微纤呈粗细不均匀、凹凸不平的异形形态及柔性界面等结构特征,形成了强的界面结合,其刚性、韧性均比纯 PP明显提高,含7.00% MFIAA的PET-MFIAA/PP复合材料的拉伸屈服应力、弯曲弹性模量和悬臂梁缺口冲击强度分别达到了纯PP的1.04倍、1.23倍和1.79倍。     

长支链化聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯的流变特性与发泡性能

为提高熔体强度,以均苯四甲酸酐(PMDA)、异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)为扩链剂,对聚乳酸(PLA)/聚丁二酸丁二醇酯(PBS)共混体系进行长支链化改性,通过挤出发泡制备PLA/PBS发泡材料。采用转矩流变仪、旋转流变仪、扫描电镜研究了扩链剂用量对PLA/PBS体系流变性能和发泡性能的影响。结果表明,扩链剂PMDA和TGIC联合使用能有效对PLA/PBS体系进行长支链化改性,得到具有一定长支链结构的体系,提高了其熔体强度、弹性和拉伸黏度,改善了PLA/PBS体系的发泡性能。当扩链剂质量分数为0.8%时,发泡材料的泡孔密度达到4.96×107cm-3,平均孔径为60μm,泡孔规整且分布均匀。     

超临界CO_2辅助挤出PLA/粘土纳米复合材料的流变-形态-力学性能

采用超临界CO2辅助挤出的方法,在双螺杆挤出机上制备了聚乳酸(PLA)/粘土纳米复合材料。采用旋转流变仪、透射电镜和力学性能测试对复合材料的流变、结构和性能进行了表征,分析超临界CO2对流变、形态和性能的影响。流变测试结果表明,纳米复合材料的复数黏度和储能模量均高于纯PLA,且表现出类固行为。透射电镜照片显示在加工流场中引入超临界CO2可使粘土在PLA基体中分散得更均匀。复合材料在拉伸过程中表现出屈服行为,断裂伸长率和拉伸强度分别从纯PLA的9.29%、41.60MPa提高到气体注入量为7%(质量分数,下同)时的24.74%、51.70MPa;无缺口冲击强度比纯PLA稍高。     

橡纤混杂型PP/PET/MFC/HET原位成纤复合材料的形态结构和力学性能

采用扫描电镜观察、透射电镜观察、偏光显微镜观察、力学性能测试等方法,研究了橡纤混杂型PP/PET/MFC/HET原位成纤复合材料的微纤结构、断面形态和力学性能.结果表明:多功能增容剂MFC对体系起着反应性增容和橡胶增韧的双重功效,加入"适量"MFC,有利于形成精细化程度更高、承载能力更强的PET微纤;MFC、HET对复合材料断面形态的影响显著,断裂机理由典型的脆性断裂转变为韧性断裂;提高基体PP的熔体流动速率,复合材料力学性能的绝对值和相对于基体提高的幅度都增大,HFPP/PET/MFC/HET的NIIS、TYS和FM分别达到原料HFPP的3.49倍、99%和1.73倍,实现了PET微纤、MFC、HET的协同增强.     

HDPE/PA6复合材料形态及力学性能研究

采用微纳叠层共挤方法制备了高密度聚乙烯(HDPE)/聚酰胺6(PA6)原位成纤增强复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)和动态力学(DMA)、静态力学分别对复合材料的形态和力学性能进行研究,结果表明:分散相在复合材料中以微纤形态存在,分散相含量增加,微纤的直径会先减小后增大,微纤形态复杂,并且经过二次注塑加工以后,微纤形态能够得到较好的保持。力学分析表明微纤的存在能够很好的提高复合材料力学性能,使得复合材料的储能模量、拉伸强度、弯曲强度等得到大幅提升。     

聚乳酸-聚丁二酸丁二醇酯嵌段共聚体系对聚乳酸熔体流变性能的影响

采用未封端的聚乳酸(PLA1)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)通过大分子链末端直接脱水酯化反应制备聚乳酸-聚丁二酸丁二醇酯嵌段共聚体系(LB),并对比研究LB体系及纯PBS两种改性剂对封端聚乳酸(PLA)熔体流变性能的影响。流变测试结果证明,LB或PBS的添加均使PLA的储能模量有较明显的提高。但当改性剂的含量相同时,LB对PLA熔体流变性能的提高幅度明显高于PBS,这可能是因为在LB共聚体系中除传统的"海岛"结构外还形成了新的PLA1-PBS"核壳"结构。